KR102427056B1 - 스크러버용 버너 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소정 두께를 갖는 다공성 재질로 형성되며, 내측에 형성되는 예열 연소 공간으로 연료 가스를 예열하여 분사하는 예열 분사링과, 예열 분사링의 외주면을 감싸며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 가이드홀을 구비하는 예열 가이드링 및 예열 가이드링의 외주면과 이격되어 연료 가스가 흐르는 링 형상의 가스 통로를 형성하는 하우징을 구비하는 예열 버너 모듈을 포함하는 스크러버용 버너를 개시한다.
Description
본 발명은 전자 산업 공정에서 발생되는 배기가스 처리에 사용되는 가열 방식의 스크러버에 사용되는 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 화학적으로 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 1300℃이상에서 배기 가스를 가열 및 분해하므로 배기 가스 중에 포함된 질소 및 산소가 반응하여 유해 물질인 질소산화물이 다량으로 생성되는 문제가 있다. 더욱이, 최근에는 배기 가스에 포함되는 질소산화물의 배출 기준이 강화되어 질소산화물의 저감 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 화염의 안정성과 배기 가스의 처리 효율을 향상시키는 스크러버용 버너를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스크러버용 버너는 소정 두께를 갖는 다공성 재질로 형성되며, 내측에 형성되는 예열 연소 공간으로 연료 가스를 예열하여 분사하는 예열 분사링과, 상기 예열 분사링의 외주면을 감싸며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 가이드홀을 구비하는 예열 가이드링 및 상기 예열 가이드링의 외주면과 이격되어 상기 연료 가스가 흐르는 링 형상의 가스 통로를 형성하는 하우징을 구비하는 예열 버너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 예열 가이드링의 내주면은 상기 예열 분사링의 외주면과 접촉할 수 있다.
또한, 상기 예열 분사링은 다공성 구조체로 형성되며, 다공성판(Perforated Plate), 금속 메쉬망(Metal Fiber), 금속폼(Metal Foam), 적층 비드(Packed Bead), 세라믹 폼(Ceramic Foam), 다공성 나노 구조체(Nano Size Porous Media) 또는 다공성 소결 금속(Porous Sintered Metal)으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 예열 버너 모듈은 적어도 2개가 적층되어 형성되며, 상기 예열 버너 모듈들은 서로 다른 성분 또는 다른 혼합비의 연료 가스를 분사할 수 있다.
또한, 상기 스크러버용 버너는 상기 예열 버너 모듈의 상부 또는 하부에 위치하며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 분사홀이 형성되며, 내측에 형성되는 혼합 연소 공간으로 혼합 연료 가스를 분사하는 혼합 분사링과, 상기 예열 분사링의 외주면과 이격되며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 혼합 가이드홀을 구비하는 혼합 가이드링 및 상기 혼합 가이드링의 외주면과 이격되어 상기 혼합 연료 가스가 흐르는 링 형상의 혼합 가스 통로를 형성하는 혼합 하우징을 구비하는 혼합 버너 모듈을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 혼합 연소 공간은 상기 예열 연소 공간과 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 혼합 버너 모듈은 적어도 2개가 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 스크러버용 버너는 상대적으로 하부에 위치하는 상기 예열 버너 모듈 또는 혼합 버너 모듈의 하부에 위치하며, 내측에 상기 예열 연소 공간 또는 혼합 연소 공간과 연결되는 하부 연소 공간으로 하부 연료 가스를 분사하는 하부 분사링을 구비하는 하부 분사 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부 분사 모듈은 내부에 상기 하부 연소 공간의 외주면을 감싸며 상기 하부 연료 가스가 흐르는 링 형상의 하부 가스 통로가 형성되고 외주면에서 상기 하부 가스 통로로 관통되는 하부 외벽홀을 구비하는 하부 하우징을 더 포함하며, 상기 하부 분사링은 상기 하부 가스 통로의 내측에 위치하며, 상기 하부 연료 가스를 분사하는 하부 분사홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부 분사 모듈은 상기 하부 가스 통로의 상하로 위치하는 제 1 하부 가스 통로와 제 2 하부가스 통로로 분리하는 하부 분리판을 구비하며, 상기 하부 외벽홀과 상기 하부 분사홀은 각각 상기 제 1 하부 가스 통로와 제 2 하부 가스 통로에 각각 연결될 수 있다.
또한, 스크러버용 버너는 연료 리치 조건의 혼합 가스를 예열하면서 수소 리치 조건의 혼합 가스로 개질하여 상기 예열 연소 공간으로 분사하는 버너를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 버너는 상부와 하부가 개방된 튜브 형상으로 형성되는 하우징과, 다공성 재질로 형성되며 상기 하우징의 내측 상부에 위치하여 상기 연료 리치 조건의 혼합 가스를 예열하는 예열층 및 다공성 재질로 형성되며, 상기 예열층의 하부에 위치하여 상기 연료 리치 조건의 혼합 가스를 상기 수소 리치 조건의 혼합가스로 개질하는 개질층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너는 내측에 형성되는 메인 연소 공간으로 메인 연료 가스를 분사하는 메인 버너 모듈과, 상기 메인 버너 모듈의 상부에 위치하여, 상기 메인 연소 공간으로 폐가스를 공급하며, 하면으로 개방되는 버너 수용 홈 및 상기 버너 수용 홈으로 상부 연료 가스를 공급하는 상부 연료 공급 통로를 구비하는 상부 헤드를 포함하는 상부 헤드 모듈 및 상기 버너 수용 홈의 하부를 밀폐하여 상부에 상부 가스 통로를 형성하며 상기 메인 연소 공간으로 상부 연료 가스를 공급하는 상부 분사판을 구비하는 상부 버너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 분사판은 소정 두께를 갖는 다공성 재질이며 상면에서 하면으로 관통되는 다수의 기공을 구비할 수 있다.
또한, 상기 상부 헤드는 외측 상면에서 하면으로 관통되는 역확산 수용 헤드 통로를 구비하며, 상기 역확산 수용 헤드 통로를 관통하여 상기 상부 헤드의 하면으로 노출되는 역확산 버너를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 분사판은 상면에서 하면으로 관통되는 역확산 수용 분사 통로를 구비하며, 상기 역확산 버너는 상기 역확산 수용 분사 통로를 관통하여 상기 상부 헤드의 하면 아래로 노출될 수 있다.
또한, 상기 역확산 버너는 관 형상인 제 1 본체를 구비하는 제 1 노즐과, 관 형상이며 상기 제 1 본체의 외주면을 감싸도록 위치하는 제 2 본체를 구비하는 제 2 노즐 및 관 형상이며 상기 제 2 본체의 외주면을 감싸도록 위치하는 제 3 본체를 구비하는 제 3 노즐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 노즐은 산화제를 분사하며, 상기 제 2 노즐은 연료 또는 연료와 산화제가 혼합된 혼합 가스를 분사하며, 상기 제 3 노즐은 산화제 또는 연료와 산화제가 혼합된 혼합 가스를 분사할 수 있다.
또한, 상기 스크러버용 버너는 상기 제 1 본체와 제 2 본체 사이에 위치하여 상기 제 1 본체와 제 2 본체사이의 이격 거리를 유지하는 제 1 이격 부재 및 상기 제 2 본체와 제 3 본체 사이에 위치하여 상기 제 2 본체와 제 3 본체 사이의 이격 거리를 유지하는 제 2 이격 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 스크러버용 버너는 서로 다른 구조를 갖는 혼합 버너 모듈과 예열 버너 모듈이 상하로 적층되어 화염의 안정성과 배기 가스의 처리 효율을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 반도체 공정에서 유입되는 배기 가스의 성분과 함량에 따라 혼합 버너 모듈과 예열 버너 모듈로 공급되는 산화제의 종류와 공급량 및 연료의 공급량이 다르게 조절되어 배기 가스의 처리 효율을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 반도체 공정에서 유입되는 배기 가스의 성분과 함량에 따라 다공성 분사링을 구비하는 예열 버너 모듈이 적어도 2개로 적층되어 배기 가스의 처리 효율을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 반도체 공정에서 유입되는 배기 가스의 성분과 함량에 따라 다공성 분사링을 구비하는 예열 버너 모듈이 적어도 2개로 적층되고, 그 높이가 다르게 형성되어 배기 가스의 처리 효율을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스크러버용 버너는 다공성 분사링을 구비하는 예열 버너 모듈이 적어도 2개로 적층되고, 서로 다른 당량비를 갖도록 연료와 산화제가 독립적으로 공급되어 배기 가스의 처리 효율을 증가시키는 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 하부에 추가로 연료가 분사되는 하부 연료 분사 모듈 또는 산화제가 분사되는 하부 산화제 분사 모듈이 구비되어 질소산화물, 일산화탄소와 같은 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 스크러버용 버너에서 혼합 버너 모듈과 예열 버너 모듈 및 하부 분사 모듈을 포함하는 부분에 대한 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 A-A에 대한 수평 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 B-B에 대한 수평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 버너에 사용되는 다양한 구조의 상부 하우징이 결합된 상태의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
도 7은 도 6의 C-C에 따른 수평 단면도이다.
도 8은 도 6의 D-D에 따른 수평 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
도 10은 도 9의 역확산 버너의 확대도이다.
도 11는 도 10의 E-E에 대한 수평 단면도이다.
도 12는 도 10의 F-F에 대한 수평 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 스크러버용 버너에서 혼합 버너 모듈과 예열 버너 모듈 및 하부 분사 모듈을 포함하는 부분에 대한 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 A-A에 대한 수평 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 B-B에 대한 수평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 버너에 사용되는 다양한 구조의 상부 하우징이 결합된 상태의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
도 7은 도 6의 C-C에 따른 수평 단면도이다.
도 8은 도 6의 D-D에 따른 수평 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
도 10은 도 9의 역확산 버너의 확대도이다.
도 11는 도 10의 E-E에 대한 수평 단면도이다.
도 12는 도 10의 F-F에 대한 수평 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 스크러버용 버너에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너에의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다. 도 2는 도 1의 스크러버용 버너에서 혼합 버너 모듈과 예열 버너 모듈 및 하부 분사 모듈을 포함하는 부분에 대한 수직 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 스크러버용 버너의 A-A에 대한 수평 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 버너에 사용되는 다양한 구조의 상부 하우징이 결합된 상태의 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스크러버용 버너(100)는, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 혼합 버너 모듈(110) 및 예열 버너 모듈(120)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 하부 분사 모듈(130)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 상부 헤드 모듈(140)을 더 포함할 수 있다.
상기 스크러버용 버너(100)는 반도체 공정 또는 평판 표시 장치 제조 공정에서 배출되는 배기 가스의 성분과 함량에 따라 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)이 선택적으로 포함되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스크러버용 버너(100)는 혼합 버너 모듈(110)을 포함하지 않고, 예열 버너 모듈(120)을 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 스크러버용 버너(100)는 한 개 또는 상하로 적층되는 적어도 2개의 예열 버너 모듈(120)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)이 각각 복수 개로 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스크러버용 버너(100)는 적어도 1 개의 혼합 버너 모듈(110)과 적어도 1 개의 예열 버너 모듈(120)이 상부로부터 하부로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 적어도 1 개의 예열 버너 모듈(120)과 적어도 1 개의 혼합 버너 모듈(110)이 상부로부터 하부로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 상부로부터 예열 버너 모듈(120), 혼합 버너 모듈(110), 예열 버너 모듈(120)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이하에서는 상기 스크러버용 버너(100)는 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)이 상하로 적층되는 구조를 중심으로 설명한다.
또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 반도체 공정 또는 평판 표시 장치 제조 공정에서 유입되는 배기 가스의 성분과 함량에 따라 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)의 높이가 각각 다르게 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 예열 버너 모듈(120)의 높이가 혼합 버너 모듈(110)의 높이보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 스크러버용 버너(100)는 혼합 버너 모듈(110)의 상부에서 내측으로 배기 가스가 유입될 수 있다. 따라서, 상기 스크러버용 버너(100)는 배기 가스가 상부에서 하부로 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)을 순차적으로 흐르면서 연소된다.
또한, 평판 표시 장치 제조 공정반도체 공정에서 유입되는 배기 가스의 성분과 함량에 따라 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)로 공급되는 산화제의 종류와 공급량 또는 연료의 공급량이 다르게 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합 버너 모듈(110)은 공기와 산소를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 혼합 연료 가스가 공급되고 상대적으로 크기가 큰 분사 홀을 통하여 혼합 연료 가스를 분사하므로 상대적으로 높은 온도의 화염을 안정적으로 형성하여 배기 가스(반도체 폐가스)를 연소시킬 수 있다. 또한, 상기 예열 버너 모듈(120)은 산소의 함량이 상대적으로 작고 공기를 포함하는 산화제와 연료가 혼합된 예열 연료 가스가 공급되고, 소정 두께를 갖는 다공성 분사링을 통하여 예열 연료 가스를 혼합하여 연소시키고, 다공성 분사링을 통한 혼합 가스의 예열을 통하여 화염을 안정적으로 형성하면서 표면 연소를 통하여 배기 가스(반도체 폐가스)를 연소시킬 수 있다.
또한, 상기 스크러버용 버너(100)는 예열 버너 모듈(120)이 적어도 2 개로 적층되는 경우에, 예열 버너 모듈(120)의 각각에 서로 다른 당량비를 갖도록 연료와 산화제가 다른 함량으로 혼합된 예열 연료 가스가 독립적으로 공급되어 배기 가스의 처리 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 스크러버용 버너(100)에 공급되는 연료는 수소(Hydrogen, H2), 메탄(Methane, CH4), 프로판(Propane, C3H8), 도시가스(Natural Gas, CH4+C3H8)을 포함하는 모든 탄화수소계 연료(CnHm)에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 스크러버용 버너(100)에 사용되는 산화제는 산소, 압축 건조 공기(compressed dry air; CDA), 공기, 산소+공기의 혼합 가스, 산소+CDA의 혼합 가스, 산소+질소의 혼합 가스, CDA+질소의 혼합 가스, 공기+질소의 혼합 가스, 산소+공기+질소의 혼합 가스에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 혼합 연료 가스와 예열 연료 가스는 스크러버용 버너(100)의 외부에서 소정 비율로 혼합되어 혼합 버너 모듈(110) 및 예열 버너 모듈(120)로 각각 공급된다. 따라서, 상기 혼합 연료 가스와 예열 연료 가스는 연료와 산화제가 균일하게 혼합된 상태에서 혼합 버너 모듈(110) 및 예열 버너 모듈(120)에 공급되므로 불완전 연소되는 정도가 감소되며, 배기 가스의 배출량을 감소시킬 수 있다.
상기 혼합 버너 모듈(110)은 혼합 하우징(111)과 혼합 분사링(115)과 혼합 가이드링(116) 및 혼합 공급관(117)을 포함하여 형성된다. 상기 혼합 버너 모듈(110)은 스크러버용 버너(100)에서 상부에 위치한다. 상기 혼합 버너 모듈(110)은 배기 가스가 유입되는 혼합 연소 공간(110a)과 혼합 연료 가스가 공급되는 혼합 가스 통로(110b)를 구비한다. 상기 혼합 연소 공간(110a)은 혼합 하우징(111)의 내측에 위치하는 혼합 분사링(115)의 내부에 형성된다. 상기 혼합 가스 통로(110b)는 혼합 하우징(111)의 내부에서 혼합 분사링(115)의 외주면 사이에 형성된다. 상기 혼합 가스 통로(110b)는 혼합 공급관(117)과 연결된다. 상기 혼합 연료 가스는 혼합 분사링(115)을 통하여 분사되면서 혼합 분사링(115)의 내주면을 따라 혼합 연소 공간(110a)으로 화염을 형성한다. 상기 혼합 버너 모듈(110)은 혼합 연소 공간(110a)으로 유입되는 배기 가스를 화염을 이용하여 연소시켜 처리한다. 상기 혼합 버너 모듈(110)은 연소되는 배기 가스를 예열 버너 모듈(120)로 공급한다.
상기 혼합 하우징(111)은 내부에 혼합 연료 가스가 흐르는 링 형상의 혼합 가스 통로(110b)가 형성되고, 내측이 혼합 연소 공간(110a)으로 개방된다. 상기 혼합 가스 통로(110b)는 혼합 연소 공간(110a)의 외측에 위치할 수 있다. 상기 혼합 가스 통로(110b)는 내주면이 혼합 연소 공간(110a)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 혼합 하우징(111)은 내측에 상부에서 하부로 관통하는 혼합 하우징홀(111a)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 상기 혼합 하우징홀(111a)은 혼합 연소 공간(110a)을 상하로 개방한다. 상기 혼합 가스 통로(110b)는 혼합 연소 공간(110a)과 연결되며, 유입되는 혼합 연료 가스가 혼합 연소 공간(110a)으로 분사되도록 한다. 상기 혼합 하우징(111)은 혼합 외벽링(112)과 혼합 상판링(113) 및 혼합 하판링(114)을 포함하여 형성된다. 상기 제 외벽링과 혼합 상판링(113) 및 혼합 하판링(114)은 일체로 형성될 수 있다. 상기 혼합 하우징(111)은 혼합 외벽링(112)에 대향하는 내측이 개방되어 수직 단면이 "ㄷ"형상을 이루도록 형성된다. 상기 혼합 하우징(111)은 혼합 공급관(117)을 통하여 공급되는 혼합 연료 가스가 흐르는 혼합 가스 통로(110b)를 제공한다. 상기 혼합 하우징(111)의 내부로 유입되는 혼합 연료 가스는 혼합 가스 통로(110b)를 따라 흐르면서 혼합 가이드링(116)을 통과하여 혼합 분사링(115)을 통하여 혼합 연료 공간으로 분사된다.
상기 혼합 외벽링(112)은 소정 직경과 높이를 갖는 원형 링 형상으로 형성된다. 상기 혼합 상판링(113)은 외경이 혼합 외벽링(112)의 직경에 대응되는 직경이며, 내경이 혼합 하우징홀(111a)의 직경에 대응되도록 형성된다. 상기 혼합 상판링(113)은 혼합 외벽링(112)의 상부에 결합된다. 상기 혼합 하판링(114)은 혼합 상판링(113)에 대응되는 형상으로 형성되며, 혼합 외벽링(112)의 하부에 결합된다. 상기 혼합 외벽링(112)은 혼합 외벽홀(112a)을 구비할 수 있다. 상기 혼합 외벽홀(112a)은 외주면에서 내주면으로 관통되어 형성되며, 혼합 공급관(117)이 결합된다.
상기 혼합 분사링(115)은 소정 두께와 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 혼합 분사링(115)은 혼합 하우징홀(111a)에 대응되는 직경을 가지도록 형성되며, 혼합 하우징(111)의 혼합 하우징홀(111a)에 결합된다. 또한, 상기 혼합 분사링(115)은 혼합 하우징(111)의 혼합 상판링(113)과 혼합 하판링(114) 사이에 지지되어 결합된다. 상기 혼합 분사링(115)은 혼합 가스 통로(110b)와 혼합 연소 공간(110a)을 공간적으로 분리한다.
상기 혼합 분사링(115)은 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 혼합 분사홀(115a)을 구비하여 형성된다. 상기 혼합 분사홀(115a)은 혼합 연료 가스를 분사하는 분사 노즐로 작용한다. 상기 혼합 분사홀(115a)은 혼합 분사링(115)에 전체적으로 분포되도록 형성된다. 상기 혼합 분사홀(115a)은 복수 개가 모여서 단위 분사 노즐을 이루며, 단위 분사 노즐이 서로 이격되어 배치되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 분사 노즐은 1 개의 혼합 분사홀(115a)이 중심에 위치하고 복수 개의 혼합 분사홀(115a)이 방사상으로 위치하여 전체적으로 꽃 모양을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 혼합 분사홀(115a)이 단위 분사 노즐을 이루도록 형성되는 경우에, 혼합 연료 가스가 집중되어 분사되므로 화염이 일정 크기 이상으로 형성되어 안정적으로 유지되므로 배기 가스의 연소가 효율적으로 진행될 수 있다.
상기 혼합 가이드링(116)은 혼합 분사링(115)에 대응되는 링 형상으로 형성되며, 직경이 혼합 분사링(115)보다 크게 형성된다. 상기 혼합 가이드링(116)은 혼합 하우징(111)의 혼합 외벽링(112)과 혼합 분사링(115) 사이에 위치한다. 상기 혼합 가이드링(116)은 혼합 하우징(111)의 혼합 상판링(113)과 혼합 하판링(114) 사이에 지지되어 결합된다. 따라서, 상기 혼합 가이드링(116)은 혼합 연료 공간(110b)을 혼합 내측 가스 통로(110c)와 혼합 외측 가스 통로(110d)로 분리할 수 있다. 상기 혼합 가이드링(116)은 혼합 외측 가스 통로(110d)로 공급된 혼합 연료 가스를 통과시켜 혼합 내측 가스 통로(110c)로 유입되도록 한다. 따라서, 상기 혼합 연료 가스는 혼합 외측 가스 통로(110d)를 흐르면서 혼합되고, 혼합 가이드링(116)을 통과하여 혼합 내측 가스 통로를 흐르면서 다시 혼합될 수 있다. 따라서, 상기 혼합 연료 가스는 2 단계에 걸쳐서 혼합되므로 보다 효율적으로 혼합될 수 있다.
상기 혼합 가이드링(116)은 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 혼합 가이드홀(116a)을 구비하여 형성된다. 상기 혼합 가이드홀(116a)은 혼합 가이드링(116)에 전체적으로 분포되도록 형성된다. 상기 혼합 가이드홀(116a)은 혼합 분사홀(115a)보다 큰 면적을 갖는 홀로 형성된다. 상기 혼합 가이드홀(116a)은 공급되는 혼합 연료 가스가 혼합 외측 가스 통로(110d)를 따라 흐르면서 혼합 가이드링(116)을 통과하도록 하여 혼합 내측 가스 통로(110c)로 공급되도록 한다.
상기 혼합 가이드홀(116a)은 전체 면적이 혼합 분사홀(115a)의 전체 면적보다 큰 면적을 가지도록 형성된다. 상기 혼합 가이드홀(116a)은 혼합 가이드링(116)에 의하여 분할되는 혼합 내측 가수 통로에서의 혼합 연료 가스의 공급 압력이 감소되는 것을 최소화하여 혼합 분사홀(115a)에서 혼합 연료 가스가 원활하게 분사될 수 있도록 한다. 상기 혼합 가이드홀(116a)의 전체 면적이 혼합 분사홀(115a)의 전제 면적보다 작은 경우에 혼합 외측 가스 통로(110d)에서의 압력이 증가하고 혼합 내측 가스 통로(110c)에서의 압력이 상대적으로 감소하여 혼합 분사홀(115a)을 통하여 혼합 연료 가스가 원활하게 분사되지 않을 수 있다.
상기 혼합 공급관(117)은 혼합 하우징(111)에 결합되며, 혼합 가스 통로(110b)로 혼합 연료 가스를 공급한다. 상기 혼합 공급관(117)은 혼합 외벽링(112)의 혼합 외벽홀(112a)에 결합될 수 있다. 다만, 상기 혼합 공급관(117)은 혼합 하우징(111)의 혼합 상판링(113) 또는 혼합 하판링(114)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 혼합 공급관(117)은 혼합 하우징(111)의 직경 또는 높이에 따라 복수 개로 형성되어 혼합 외벽링(112)에 원주 방향 또는 높이 방향을 따라 소정 간격으로 결합될 수 있다.
상기 혼합 공급관(117)은 혼합 가이드링(116)의 접선에 수직인 방향으로 결합되어 혼합 연료 가스가 혼합 하우징(111)의 중심 방향을 향하도록 공급할 수 있다. 또한, 상기 혼합 공급관(117)은 혼합 하우징(111)의 혼합 가이드링(116)의 접선과 소정 각도를 이루도록 결합되어 혼합 연료 가스가 혼합 하우징(111)의 혼합 가스 통로(110b)를 따라 회전하면서 흐르도록 공급할 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 혼합 공급관(117)은 혼합 연료 가스가 혼합 하우징(111)의 혼합 외측 가스 통로(110d)를 따라 흐르도록 공급할 수 있다.
상기 혼합 공급관(117)은 연료와 공기와 산소가 혼합된 혼합 연료 가스를 공급한다. 상기 혼합 연료 가스는 산화제로 공기와 함께 산소를 포함하므로 혼합 분사링(115)의 내주면을 따라 형성되는 화염의 안정성을 증가시키며, 화염 온도를 증가시킨다.
상기 혼합 공급관(117)은 혼합 분사판(118)을 더 포함할 수 있다. 상기 혼합 분사판(118)은 소정 두께를 갖는 판상으로 형성된다. 상기 혼합 분사판(118)은 혼합 공급관(117)의 단부 근처에 위치할 수 있다. 상기 혼합 분사판(118)은 혼합 공급관(117)의 중심축에 수직인 방향으로 위치한다. 상기 혼합 분사판(118)은 혼합 공급관(117)으로 공급되는 혼합 연료 가스가 직접 혼합 가이드링(116)으로 분사되지 않도록 한다.
상기 예열 버너 모듈(120)은 예열 하우징(121)과 예열 분사링(125)과 예열 가이드링(126) 및 예열 공급관(127)을 포함할 수 있다. 상기 예열 버너 모듈(120)은 스크러버용 버너(100)에서 하부에 위치한다. 즉, 상기 예열 버너 모듈(120)은 혼합 버너 모듈(110)의 하부에 결합된다. 상기 예열 버너 모듈(120)은 배기 가스가 유입되는 예열 연소 공간(120a)과 예열 연료 가스가 공급되는 예열 가스 통로(120b)를 구비한다. 상기 예열 연소 공간(120a)은 예열 하우징(121)의 내측에 위치하는 예열 분사링(125)의 내부에 형성된다.
한편, 상기 스크러버용 버너가 예열 버너 모듈(120)로만 형성되는 경우에, 예열 하우징(121)은 하우징으로 기재되고, 예열 가스 통로(120b)는 가스 통로로 기재되고, 예열 연료 가스는 연료 가스로 기재될 수 있다. 또한, 상기 예열 분사링(125)과 예열 가이드링(126) 및 예열 공급관(127)도 각각 가이드링과 분사링 및 공급관으로 기재될 수 있다.
상기 예열 연소 공간(120a)은 상부의 혼합 연소 공간(110a)과 연결된다. 따라서, 상기 혼합 연소 공간(110a)에서 연소되는 배기 가스는 하부의 예열 연소 공간(120a)으로 유입된다. 상기 예열 가스 통로(120b)는 예열 하우징(121)의 내부에서 예열 가이드링(126)의 외주면 사이에 형성된다. 상기 예열 가스 통로(120b)는 예열 공급관(127)과 연결된다. 상기 예열 연료 가스는 예열 분사링(125)을 통하여 분사되면서 예열 분사링(125)의 내주면을 따라 예열 연소 공간(120a)으로 화염을 형성한다. 상기 예열 버너 모듈(120)은 혼합 연소 공간(110a)에서 예열 연소 공간(120a)으로 유입되는 배기 가스를 화염을 이용하여 연소시켜 처리한다. 상기 예열 버너 모듈(120)은 연소되는 배기 가스를 하부로 배출한다.
상기 예열 버너 모듈(120)은 적어도 1개로 형성되며, 복수 개가 상하로 적층될 수 있다. 또한, 상기 예열 버너 모듈(120)은 복수 개가 서로 다른 높이로 형성될 수 있다.
상기 예열 하우징(121)과 예열 가이드링(126) 및 예열 공급관(127)은 혼합 하우징(111)과 혼합 가이드링(116) 및 혼합 공급관(117)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 따라서, 이하에서 상기 예열 하우징(121)과 예열 가이드링(126) 및 예열 공급관(127)은 혼합 하우징(111)과 혼합 가이드링(116) 및 혼합 공급관(117)과 차이가 있는 점을 중심으로 설명한다.
상기 예열 하우징(121)은 내부에 예열 연료 가스가 흐르는 링 형상의 예열 가스 통로(120b)가 형성되고, 내측이 예열 연소 공간(120a)으로 개방된다. 상기 예열 가스 통로(120b)는 예열 연소 공간(120a)의 외측에 위치할 수 있다. 상기 예열 가스 통로(120b)는 예열 연소 공간(120a)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 예열 하우징(121)은 내측에 상부에서 하부로 관통하는 예열 하우징홀(121a)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 상기 예열 하우징홀(121a)은 예열 연소 공간(120a)을 상하로 개방한다. 상기 예열 가스 통로(120b)는 예열 연소 공간(120a)과 연결되며, 유입되는 예열 연료 가스가 예열 연소 공간(120a)으로 분사되도록 한다. 상기 예열 하우징(121)은 예열 외벽링(122)과 예열 상판링(123) 및 예열 하판링(124)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 예열 하우징(121)은 하부가 개방되며, 하부 분사 모듈(130)에 의하여 밀폐될 수 있다.
상기 예열 하우징(121)의 내부로 유입되는 예열 연료 가스는 예열 가스 통로(120b)를 따라 흐르면서 예열 가이드링(126)을 통과하여 예열 분사링(125)을 통하여 예열 연료 공간으로 분사된다. 상기 예열 외벽링(122)은 예열 외벽홀(122a)을 구비할 수 있다.
상기 예열 분사링(125)은 소정 두께와 내경 및 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 예열 분사링(125)은 혼합 버너 모듈(110)의 혼합 분사링(115)의 두께와 혼합 내측 가스 통로(110c)의 폭의 합에 대응되는 두께 또는 합보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 상기 예열 분사링(125)은 외주면이 예열 가이드링(126)의 내주면과 접촉되거나 이격될 수 있다. 또한, 상기 예열 분사링(125)은 혼합 분사링(115)과 동일한 내경으로 형성될 수 있다. 상기 예열 분사링(125)의 내주면은 혼합 분사링(115)의 내주면과 단차없는 면을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 혼합 분사링(115)의 혼합 연소 공간(110a)에서 유입되는 배기 가스는 예열 분사링(125)의 예열 연소 공간(120a)으로 부드럽게 유입될 수 있다. 상기 예열 분사링(125)은 예열 하우징(121)의 높이에 대응되는 높이로 형성될 수 있다. 상기 예열 분사링(125)은 예열 하우징(121)의 예열 하우징홀(121a)에 결합된다. 또한, 상기 예열 분사링(125)은 예열 하우징(121)의 예열 상판링(123)과 예열 하판링(124) 사이에 지지되어 결합될 수 있다. 상기 예열 분사링(125)은 예열 가스 통로(120b)와 예열 연소 공간(120a)을 공간적으로 분리할 수 있다.
상기 예열 분사링(125)은 다공성 재질로 형성될 수 있다. 상기 예열 분사링(125)은 다공성판(Perforated Plate), 금속 메쉬망(Metal Fiber), 금속폼(Metal Foam), 적층 비드(Packed Bead), 세라믹 폼(Ceramic Foam) 또는 다공성 소결 금속(Porous Sintered Metal)을 포함하는 모든 다공성 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 예열 분사링(125)은 내부에 내주면에서 외주면으로 연결되는 다수의 기공을 포함할 수 있다. 상기 예열 분사링(125)의 내부에 형성되는 다수의 기공은 예열 연료 가스를 분사하는 분사 노즐로 작용한다. 상기 예열 분사링(125)은 예열 연료 가스를 균일하게 분사하므로 화염이 일정하게 형성되어 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 상기 예열 분사링(125)은 소정 두께로 형성되므로 외주면에서 유입되는 예열 연료 가스를 예열하여 분사할 수 있다. 따라서, 상기 예열 분사링(125)은 화염이 안정적으로 형성되도록 한다. 상기 예열 분사링은 예열 연료 가스의 예열에 필요한 충분한 두께로 형성될 수 있다.
상기 예열 가이드링(126)은 예열 분사링(125)에 대응되는 링 형상으로 형성되며, 내경이 예열 분사링(125)의 외경에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 상기 예열 가이드링(126)은 내주면이 예열 분사링(125)의 외주면과 접촉되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 예열 버너 모듈(120)은 혼합 버너 모듈(110)의 혼합 내측 가스 통로(110c)에 대응되는 통로가 형성되지 않을 수 있다.
상기 예열 가이드링(126)은 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 예열 가이드홀(126a)을 구비하여 형성된다. 상기 예열 가이드홀(126a)은 예열 가이드링(126)에 전체적으로 분포되도록 형성된다. 상기 예열 가이드홀(126a)은 공급되는 예열 연료 가스가 직접 예열 분사링(125)으로 공급되도록 한다.
상기 예열 공급관(127)은 예열 하우징(121)에 결합되며, 예열 가스 통로(120b)로 예열 연료 가스를 공급한다. 상기 예열 공급관(127)은 예열 외벽링(122)의 예열 외벽홀(122a)에 결합될 수 있다. 상기 예열 공급관(127)은 예열 분사판(128)을 더 포함할 수 있다. 상기 예열 분사판(128)은 소정 두께를 갖는 판상으로 형성된다. 상기 예열 분사판(128)은 예열 공급관(127)의 단부 근처에 위치할 수 있다. 상기 예열 분사판(128)은 예열 공급관(127)의 중심축에 수직인 방향으로 위치한다. 상기 예열 분사판(128)은 예열 공급관(127)으로 공급되는 예열 연료 가스가 직접 예열 가이드링(126)으로 분사되지 않도록 한다.
상기 하부 분사 모듈(130)은 하부 하우징(131) 및 하부 분사링(135)을 포함한다. 또한, 상기 하부 분사 모듈(130)은 하부 분리판(137)을 더 포함할 수 있다. 상기 하부 분사 모듈(130)은 예열 버너 모듈(120)의 하부에 위치한다. 상기 하부 분사 모듈(130)은 배기 가스가 유입되는 하부 연소 공간(130a)을 구비한다. 상기 하부 연소 공간(130a)은 하부 하우징(131)의 내측에 위치하는 하부 분사링(135)의 내부에 형성된다. 또한, 상기 하부 분사 모듈(130)은 하부 가스 통로(130b)를 포함한다. 상기 하부 가스 통로(130b)는 하부 하우징(131)의 내부에서 하부 분사링(135)의 외주면 사이에 형성된다. 상기 하부 가스 통로(130b)는 하부 연료 가스 또는 산화제가 흐르는 경로를 제공한다. 상기 하부 가스 통로(130b)는 별도의 하부 공급관(미도시)과 연결된다. 상기 하부 연료 가스는 하부 분사링(135)을 통하여 분사되면서 부가적으로 배기 가스를 연소시킬 수 있다. 상기 하부 분사 모듈(130)은 하부 연료 가스외에도 산화제를 분사할 수 있다. 여기서, 상기 산화제는 산소 또는 오존을 포함하는 가스일 수 있다.
상기 하부 하우징(131)은 내부에 하부 연료 가스가 흐르는 링 형상의 하부 가스 통로(130b)가 형성되고, 내측이 하부 연소 공간(130a)으로 개방된다. 또한, 상기 하부 하우징(131)은 내측에 상부에서 하부로 관통하는 하부 하우징홀(131a)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 상기 하부 하우징(131)은 내측이 개방되어 수직 단면이 "ㄷ"형상을 이루도록 형성된다. 상기 하부 하우징홀(131a)은 하부 연소 공간(130a)을 상하로 개방한다. 상기 하부 가스 통로(130b)는 하부 연소 공간(130a)과 연결되며, 유입되는 하부 연료 가스가 하부 연소 공간(130a)으로 분사되도록 한다.
상기 하부 하우징(131)은 하부 외벽홀(131b)을 구비하여 형성된다. 상기 하부 외벽홀(131b)은 외주면에서 내주면으로 관통되어 형성되며, 하부 가스 통로(130b)와 연결된다. 상기 하부 외벽홀(131b)에는 하부 공급관이 결합될 수 있다.
상기 하부 분사링(135)은 소정 두께와 높이를 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 하부 분사링(135)은 내경이 하부 하우징홀(131a)에 대응되는 직경을 가지도록 형성되며, 하부 하우징(131)의 하부 하우징홀(131a)에 결합된다. 또한, 상기 하부 분사링(135)은 하부 가스 통로(130b)의 내측에 결합된다. 상기 하부 분사링(135)은 하부 가스 통로(130b)와 하부 연소 공간(130a)을 공간적으로 분리한다.
상기 하부 분사링(135)은 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 하부 분사홀(135a)을 구비할 수 있다. 상기 하부 분사홀(135a)은 하부 연료 가스를 분사하는 분사 노즐로 작용할 수 있다. 상기 하부 분사홀(135a)은 하부 분사링(135)의 원주 방향을 따라 이격되는 복수 개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 분사홀(135a)은 상하 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 하부 분사홀(135a)은 내측으로 갈수록 하부로 경사지는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 하부 분사홀(135a)은 하부 연료 가스가 하부 하우징(131)의 중심 방향으로 하부로 경사지게 분사할 수 있다.
상기 하부 분리판(137)은 소정 두께를 갖는 링 형상으로 형성되며, 평면 형상이 하부 가스 통로(130b)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 분리판(137)은 외경이 하부 가스 통로(130b)의 외측 직경에 대응되며, 내경이 하부 가스 통로(130b)의 내측 직경에 대응된다. 따라서, 상기 하부 분리판(137)은 외주면이 하부 가스 통로(130b)의 내주면에 접촉되며, 내주면이 하부 분사링(135)의 외주면에 접촉되도록 형성된다.
상기 하부 분리판(137)은 상하 방향을 기준으로 하부 가스 통로(130b)의 중간 높이에 위치할 수 있다. 상기 하부 분리판(137)은 하부 가스 통로(130b)를 상하로 분리할 수 있다. 따라서, 상기 하부 가스 통로(130b)는 혼합 하부 가스 통로(130c)와 제 2 하부 가스 통로(130d)로 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 분사 모듈(130)은 혼합 하부 가스 통로(130c)와 제 2 하부 가스 통로(130d)에 각각 하부 외벽홀(131b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 분사링(135)은 혼합 하부 가스 통로(130c)와 제 2 하부 가스 통로(130d)에 각각 하부 분사홀(135a)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 하부 분사 모듈(130)은 혼합 하부 가스 통로(130c)와 제 2 하부 가스 통로(130d)에서 서로 다른 연료 가스를 분사할 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합 하부 가스 통로(130c)는 연소된 배기 가스의 질소 산화물 함유량을 감소시키기 위하여 추가 연소를 위한 연료가 분사될 수 있다. 즉, 상기 예열 버너 모듈(120)에서 하부로 흐르는 배기 가스는 화염에 의하여 고온인 상태이므로 추가로 연료를 공급하여 연소시킴으로써 질소산화물을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 하부 가스 통로(130d)는 질소산화물 또는 탄화수소계 생성물을 제거하기 위하여 산화제를 분사할 수 있다. 즉, 상기 예열 버너 모듈(120)에서 하부로 흐르는 배기 가스에 산소와 같은 산화제를 추가로 분사하여 탄화수소계 생성물을 제거할 수 있다.
상기 상부 헤드 모듈(140)은 상부 헤드(141) 및 폐가스 유입관(142)을 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드 모듈(140)은 혼합 버너 모듈(110)의 상부에 결합되어 상부 헤드 모듈(140)의 상부를 밀폐하며 폐가스를 혼합 버너 모듈(110)로 공급할 수 있다. 상기 상부 헤드 모듈(140)은 반도체 폐가스 처리용 스크러버에 사용되는 다양한 구조의 상부 헤드 모듈(140)이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 헤드 모듈(140)은 도 5의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이 폐가스 유입관(142)이 2개, 3개 또는 4개로 형성될 수 있다.
상기 상부 헤드(141)는 대략 원뿔대와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 헤드(141)는 혼합 버너 모듈(110)의 상부를 밀폐하는데 필요한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 헤드(141)는 하부가 혼합 버너 모듈(110)의 상부에 대응되는 평면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 헤드(141)는 하부가 혼합 버너 모듈(110)의 상부에 결합되며, 혼합 버너 모듈(110)의 상부를 밀폐한다. 보다 구체적으로는, 상기 상부 헤드(141)는 하면이 혼합 버너 모듈(110)의 혼합 연소 공간(110a)의 상부에 결합되어 혼합 연소 공간(110a)의 상부를 밀폐한다.
상기 상부 헤드(141)는 폐가스 유입 통로(141a)를 포함할 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(141a)는 상부 헤드(141)의 상부에서 하면으로 관통되어 혼합 연소 공간(110a)과 연결될 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(141a)는 폐가스가 혼합 연소 공간(110a)으로 유입되는 통로를 제공한다. 상기 폐가스 유입 통로(141a)는 유입되는 폐가스의 양과 상부 헤드(141)의 구조에 따라 적어도 2개로 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(141a)는 3개 또는 4개로 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(141a)는 외부로부터 유입되는 폐가스를 혼합 연소 공간(110a)으로 공급한다.
상기 폐가스 유입관(142)은 관 형상으로 형성되며, 상부 헤드(141)의 폐가스 유입 통로(141a)의 외측에 결합된다. 상기 폐가스 유입관(142)은 상부 헤드(141)의 폐가스 유입 통로(141a)에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입관(142)은 메인 공정 라인의 배관(미도시)과 연결될 수 있다. 상기 폐가스 유입관(142)은 공정 라인에서 유입되는 폐가스를 상부 헤드(141)의 폐가스 유입 통로(141a)로 공급한다.
한편, 상기 스크러버용 버너(100)의 하부에는, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 연소부(미도시)와 연소부의 하부에 설치되는 수조 탱크(미도시)가 설치되고 수조 탱크의 상부에 수처리부(미도시)가 더 설치되어 형성될 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다. 도 7은 도 6의 C-C에 따른 수평 단면도이다. 도 8은 도 6의 D-D에 따른 수평 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너(200)는 메인 버너 모듈(210)과 상부 헤드 모듈(240) 및 상부 버너 모듈(250)을 포함할 수 있다. 상기 스크러버용 버너(200)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 도 1 내지 도 5의 하부 버너 모듈(130)이 메인 버너 모듈(210)의 하부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 스크러버 버너는 도 1 내지 도 5의 스크러버 버너(100)와 같이 메인 버너 모듈(210)이 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)로 형성되거나, 어느 하나가 복수 개로 형성될 수 있다.
상기 스크러버용 버너(200)는 도 1 내지 도 5에 따른 스크러버용 버너(100)와 대비하여 상부 버너 모듈(250)이 더 포함되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(200)는 도 1 내지 도 5에 따른 스크러버용 버너(100)와 대비하여 상부 헤드 모듈(240)이 다르게 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(200)의 메인 버너 모듈(210)은 도 1 내지 도 5의 혼합 버너 모듈(110) 또는 예열 버너 모듈(120)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 따라서, 이하에서 상기 스크러버용 버너(200)에 대하여는 상부 헤드 모듈(240)과 상부 버너 모듈(250)을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 스크러버용 버너(200)는 도 1 내지 도 5의 스크러버용 버너(100)와 동일 또는 유사한 구조에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 구체적인 설명을 생략할 수 있다.
상기 스크러버용 버너(200)는 측부와 상부에서 화염이 형성되어 폐가스를 처리하므로 보다 효율적으로 폐가스를 처리할 수 있다. 즉, 상기 스크러버용 버너(200)는 메인 버너 모듈(210)의 내측에 위치하는 메인 연소 공간(210a)의 측부에 메인 버너 모듈(210)에 의하여 형성되는 화염과, 메인 연소 공간(210a)의 상부에서 상부 버너 모듈(250)에 의하여 형성되는 화염을 이용하여 폐가스를 연소시켜 처리할 수 있다.
상기 메인 버너 모듈(210)은 예열 버너 모듈(120)과 동일 또는 유사한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 메인 버너 모듈(210)은 예열 하우징(121)과 예열 분사링(125)과 예열 가이드링(126) 및 예열 공급관(127)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 메인 버너 모듈(210)은 예열 분사판(128)을 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 메인 버너 모듈(210)은 혼합 버너 모듈(110)과 동일 또는 유사한 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 메인 버너 모듈(210)에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 상기 스크러버용 버너가 예열 버너 모듈(120)로만 형성되는 경우에, 예열 하우징(121)은 하우징으로 기재되고, 예열 가스 통로(120b)는 가스 통로로 기재되고, 예열 연료 가스는 연료 가스로 기재될 수 있다. 또한, 상기 예열 분사링(125)과 예열 가이드링(126) 및 예열 공급관(127)도 각각 가이드링과 분사링 및 공급관으로 기재될 수 있다.
상기 메인 버너 모듈(210)은 예열 가스 통로(120b)를 포함할 수 있다. 상기 메인 버너 모듈(210)은 메인 연소 가스를 분사하여 메인 연소 공간(210a)에 화염을 형성한다. 상기 메인 연소 가스는 예열 연소 가스와 동일할 수 있다. 또한, 상기 메인 연소 가스는 혼합 연소 가스와 동일할 수 있다.
상기 상부 헤드 모듈(240)은 상부 헤드(241) 및 폐가스 유입관(142)을 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드 모듈(240)은 메인 버너 모듈(210)의 상부에 결합되어 메인 버너 모듈(210)의 상부를 밀폐할 할 수 있다. 또한, 상기 상부 헤드 모듈(240)은 메인 연소 공간(210a)으로 폐가스를 공급할 수 있다.
상기 상부 헤드(241)는 폐가스 유입 통로(241a)와 버너 수용 홈(241b) 및 상부 연료 공급 통로(241c)를 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드(241)는 대략 원뿔대와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 헤드(241)는 메인 버너 모듈(210)의 상부를 밀폐하는데 필요한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 헤드(241)는 하부가 메인 버너 모듈(210)의 상부에 대응되는 평면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 헤드(241)는 하부가 메인 버너 모듈(210)의 상부에 결합되며, 메인 버너 모듈(210)의 상부를 밀폐한다. 보다 구체적으로는, 상기 상부 헤드(241)는 하면이 메인 버너 모듈(210)의 메인 연소 공간(210a)의 상부에 결합되어 예열 연소 공간(120a)의 상부를 밀폐한다.
상기 폐가스 유입 통로(241a)는 상부 헤드(241)의 상부에서 하면으로 관통되어 메인 연소 공간(210a)과 연결될 수 있다. 상기 폐가스 유입 통로(241a)는 적어도 2개로 형성될 수 있다.
상기 버너 수용 홈(241b)은 상부 헤드(241)의 하면에서 상부로 소정의 수용 높이로 형성된다. 상기 버너 수용 홈(241b)은 상부 헤드(241)에서 메인 연소 공간(210a)의 직경에 대응되는 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 버너 수용 홈(241b)은 예열 분사링(125)의 외경에 대응되는 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 버너 수용 홈(241b)은 폐가스 유입 통로(241a)의 사이를 포함하는 영역에 형성될 수 있다. 즉, 상기 버너 수용 홈(241b)은 수용 높이를 갖는 원통 형상이며, 상부에서 하부로 관통되는 폐가스 유입 통로(241a)가 형성되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 버너 수용 홈(241b)은 상부 버너 모듈(250)이 수용되는 공간을 제공한다.
상기 상부 연료 공급 통로(241c)는 상부 헤드(241)의 외측면에서 버너 수용 홈(241b)으로 관통하여 형성된다. 상기 상부 연료 공급 통로(241c)는 1개 또는 적어도 2개로 형성될 수 있다. 상기 상부 연료 공급 통로(241c)는 적어도 2개로 형성되는 경우에 버너 수용 홈(241b)의 중앙을 기준으로 원주 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 또한, 상기 상부 연료 공급 통로(241c)는 상부 헤드(241)의 상면 중앙에서 버너 수용 홈(241b)의 중앙으로 관통하여 형성될 수 있다. 상기 상부 연료 공급 통로(241c)는 버너 수용 홈(241b)으로 상부 연료 가스가 공급되는 경로를 제공한다.
상기 상부 버너 모듈(250)은 상부 분사판(251) 및 상부 가이드판(252)을 포함할 수 있다. 상기 상부 버너 모듈(250)은 상부 헤드(241)의 버너 수용 홈(241b)에 결합되며, 상부 가이드판(252)의 상면이 버너 수용 홈(241b)의 내측 상면과 이격되어 결합된다. 따라서, 상기 상부 버너 모듈(250)은 버너 수용 홈(241b)의 상부에 상부 가스 통로(250a)를 형성할 수 있다. 상기 상부 가스 통로(250a)는 상부 연료 공급 통로(241c)를 통하여 공급되는 상부 연료 가스를 상부 가이드판(252)을 통하여 상부 분사판(251)으로 공급한다. 상기 상부 버너 모듈(250)은 상부 연료 가스를 메인 연소 공간(210a)으로 공급하여 메인 연소 공간(210a)에서 화염을 형성할 수 있다.
상기 상부 분사판(251)은 소정 두께를 가지며, 버너 수용 홈(241b)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 분사판(251)은 대략 원판 형상이며, 외경이 예열 분사링(125)의 내경과 동일하거나 내경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 분사판(251)은 예열 분사링(125)의 상면에 결합될 수 있다. 상기 상부 분사판(251)은 내측에 상면에서 하면으로 관통되는 폐가스 유입 통로(241a)가 형성된다. 상기 상부 분사판(251)은 예열 분사링(125)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 상부 분사판(251)은 버너 수용 홈(241b)에 결합되며, 버너 수용 홈(241b)의 하부를 밀폐할 수 있다. 상기 상부 분사판(251)은 하면이 상부 헤드(241)의 하면과 동일 평면을 이루도록 결합될 수 있다. 상기 상부 분사판(251)은 버너 수용 홈(241b)의 하부를 차폐할 수 있다.
상기 상부 분사판(251)은 내부에 형성되는 다수의 기공이 분사 노즐 역할을 하여 상부 연료 가스가 하부로 균일하게 분사되도록 한다. 상기 상부 분사판(251)은 상부 연료 가스를 하부로 균일하게 분사되므로 화염이 일정하게 형성되어 유지될 수 있도록 한다. 또한, 상기 상부 분사판(251)은 소정의 두께로 형성되므로 상면에서 유입되는 상부 연료 가스를 예열하여 분사할 수 있다. 따라서, 상기 상부 분사판(251)은 화염이 안정적으로 형성되도록 한다.
상기 상부 가이드판(252)은 소정 두께를 가지며, 상부 분사판(251)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 상부 가이드판(252)은 하면이 상부 분사판(251)의 상면에 접촉되도록 결합될 수 있다. 또한, 상기 상부 가이드판(252)은 하면이 상부 분사판(251)의 상면과 이격되도록 결합될 수 있다.
상기 상부 가이드판(252)은 상면에서 하면으로 관통되는 다수의 상부 가이드홀(252a)을 구비하여 형성된다. 상기 상부 가이드홀(252a)은 상부 가이드판(252)에 전체적으로 분포되어 형성될 수 있다. 상기 상부 가이드홀(252a)은 공급되는 상부 연료 가스가 직접 상부 분사판(251)으로 공급되도록 한다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다. 도 10은 도 9의 역확산 버너의 확대도이다. 도 11는 도 10의 E-E에 대한 수평 단면도이다. 도 12는 도 10의 F-F에 대한 수평 단면도이다.
발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너(300)는, 도 9 내지 도 12를 참조하면, 메인 버너 모듈(210)와 상부 헤드 모듈(340)과 상부 버너 모듈(350) 및 역확산 버너(400)를 포함한다. 상기 스크러버용 버너(300)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 도 1 내지 도 5의 하부 버너 모듈(130)이 메인 버너 모듈(210)의 하부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 스크러버 버너는 도 1 내지 도 5와 같이 메인 버너 모듈(210)이 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)로 형성되거나, 복수 개로 형성될 수 있다.
상기 스크러버용 버너(300)는 도 6 내지 도 8에 따른 스크러버용 버너(200)와 대비하여 역확산 버너(400)가 더 추가되어 형성될 수 있다. 상기 스크러버용 버너(300)는 상부 헤드 모듈(340)과 상부 버너 모듈(350)에 역확산 버너(400)가 결합되는 통로가 형성되는 점을 제외하고는 도 6 내지 도 8에 따른 스크러버용 버너(200)와 동일 또는 유사하게 형성된다. 따라서, 상기 스크러버용 버너(300)는 도 6 내지 도 8에 따른 스크러버용 버너(200)와 차이가 있는 구성을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 스크러버용 버너(300)는 도 6 내지 8의 스크러버용 버너(200)와 동일 또는 유사한 구조에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 구체적인 설명을 생략할 수 있다. 한편, 상기 역확산 버너(400)는 도 1 내지 도 5의 스크러버용 버너(100)에도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 스크러버용 버너(300)는 상부 헤드 모듈(340)과 상부 버너 모듈(350)을 관통하여 설치되는 역확산 버너(400)가 메인 연소 공간(210a)의 상부에서 화염을 형성한다. 따라서, 상기 스크러버용 버너(300)는 보다 효율적으로 폐가스를 처리할 수 있다.
상기 상부 헤드 모듈(340)은 상부 헤드(341) 및 폐가스 유입관(142)을 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드 모듈(340)은 상부 헤드(341)를 관통하여 메인 연소 공간(210a)으로 노출되는 역확산 버너(400)를 지지할 수 있다.
상기 상부 헤드(341)는 폐가스 유입 통로(241a)와 버너 수용 홈(241b) 및 산화제 공급 통로(241c) 및 역확산 수용 헤드 통로(341d)를 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드(341)는 외측 상부에서 버너 수용 홈(241b)으로 관통하는 역확산 버너(400)를 지지한다.
상기 역확산 수용 헤드 통로(341d)는 상부 헤드(341)의 외측면 중앙에서 버너 수용 홈(241b)의 상면 중앙으로 관통하여 형성된다. 상기 역확산 수용 헤드 통로(341d)는 역확산 버너(400)가 관통하여 결합되는 경로를 제공한다. 상기 역확산 수용 헤드 통로(341d)는 역확산 버너(400)의 외경에 대응되는 내경으로 형성될 수 있다.
상기 상부 버너 모듈(350)은 상부 분사판(351) 및 상부 가이드판(352)을 포함할 수 있다. 상기 상부 버너 모듈(350)은 상면에서 하면으로 관통하는 역확산 버너(400)를 지지한다. 따라서, 상기 상부 버너 모듈(350)은 상부 분사판(351)과 상부 가이드판(352)에 각각 역확산 버너(400)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다.
상기 상부 분사판(351)은 역확산 수용 분사 통로(351a)를 포함할 수 있다. 상기 역확산 수용 분사 통로(351a)는 상부 분사판(351)의 외측 상면 중앙에서 하면으로 관통되어 형성된다. 상기 역확산 수용 분사 통로(351a)는 버너 수용 홈(241b)의 내측 상면으로 관통되어 형성될 수 있다.
상기 역확산 수용 분사 통로(351a)는 역확산 버너(400)의 외경에 대응되는 내경으로 형성될 수 있다. 상기 역확산 수용 분사 통로(351a)는 관통하는 역확산 버너(400)를 지지한다.
상기 상부 가이드판(352)은 역확산 수용 가이드 통로(352b)를 포함할 수 있다. 상기 역확산 수용 가이드 통로(352b)는 상부 가이드판(352)의 상면 중앙에서 하면으로 관통되어 형성된다. 상기 역확산 수용 가이드 통로(352b)는 역확산 버너(400)의 외경에 대응되는 내경으로 형성될 수 있다. 상기 역확산 수용 가이드 통로(352b)는 관통하는 역확산 버너(400)를 지지한다.
상기 역확산 버너(400)는, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 제 1 노즐(410)과 제 2 노즐(420) 및 제 3 노즐(430)을 포함한다. 상기 역확산 버너(400)는 제 1 이격 부재(440) 및 제 2 이격 부재(450)를 더 포함할 수 있다. 상기 역확산 버너(400)는 제 1 노즐(410)과 제 2 노즐(420) 및 제 3 노즐(430)이 동일한 중심축을 가지는 3중관 형태를 이루도록 형성될 수 있다. 상기 역확산 버너(400)는 상부 헤드 모듈(340)과 상부 버너 모듈(350)을 관통하여 지지되며, 메인 연소 공간(210a)에서 화염을 형성한다. 상기 역확산 버너는 메인 연소 공간(210a)으로 유입되는 폐가스를 연소시킬 수 있다.
상기 역확산 버너(400)는 처리되는 폐가스의 종류에 따라 제 1 노즐(410)과 제 2 노즐(420) 및 제 3 노즐(430)에서 연료와 산화제를 선택적으로 분사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 노즐(410)은 산화제를 분사하고, 제 2 노즐(420)은 연료를 분사하며, 제 3 노즐(430)은 산화제를 분사할 수 있다. 또한, 상기 제 1 노즐(410)에서 분사되는 산화제의 산소 함량과 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제의 산소 함량이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 노즐(410)에서 분사되는 산화제는 산소 함량이 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제의 산소 함량보다 상대적으로 많을 수 있다. 이러한 경우에, 상기 역확산 버너(400)는 제 1 노즐(410)에서 분사되는 산화제로 제 2 노즐(420)에서 분사되는 연료가 확산되면서 내측에 화염을 안정적으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 역확산 버너(400)는 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제에 의하여 화염을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 노즐(410)에서 분사되는 산화제는 산소의 함량이 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제의 산소 함량보다 상대적으로 작을 수 있다.
또한, 상기 제 1 노즐(410)은 산화제를 분사하고, 제 2 노즐(420)과 제 3 노즐(430)은 연료를 분사할 수 있다. 이러한 경우에 상기 역확산 버너(400)는 제 1 노즐(410)에서 분사되는 산화제와 제 2 노즐(420)과 제 3 노즐(430)에서 분사되는 연료가 접촉되어 화염을 형성한다. 특히, 상기 역확산 버너(400)는 연료가 내측에 분사되는 산화제 방향으로 확산되면서 상대적으로 내측에 안정적인 화염을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 노즐(410)은 산화제를 분사하고, 제 2 노즐(420)과 제 3 노즐(430)은 연료와 산화제를 혼합하여 분사할 수 있다. 또한, 상기 제 1 노즐(410)과 제 3 노즐(430)은 산화제를 분사하고, 제 2 노즐(420)은 연료와 산화제를 혼합하여 분사할 수 있다. 이러한 경우에 상기 역확산 버너(400)는 연료의 일부가 사전에 산화제와 혼합되어 분사되면서 화염을 형성하므로 질소산화물의 생성을 저감시킬 수 있다.
상기 산화제는 산소, CDA, 공기, 산소+공기, 산소+CDA, 산소+질소, CDA+질소, 공기+질소, 산소+공기+질소가 사용될 수 있다. 또한, 상기 연료는 수소(Hydrogen, H2), 메탄(Methane, CH4), 프로판(Propane, C3H8), 도시가스(Natural Gas, CH4+C3H8+etc)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 연료는 모든 탄화수소계 연료(CnHm)가 사용될 수 있다.
상기 제 1 노즐(410)은 제 1 본체(411) 및 제 1 노즐 공급관(413)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 노즐(410)은 역확산 버너(400)에서 가장 내측에 위치할 수 있다. 상기 제 1 노즐(410)은 산화제를 분사할 수 있다. 상기 제 1 노즐(410)은 산화제가 흐르는 제 1 통로(410a)를 형성할 수 있다.
상기 제 1 본체(411)는 상부와 하부가 개방된 관 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 본체(411)는 내부에 제 1 통로(410a)를 형성할 수 있다. 상기 제 1 본체(411)는 제 1 내경과 제 1 외경 및 제 1 높이를 가질 수 있다. 상기 제 1 본체(411)는 상부와 하부에서 제 1 내경이 동일할 수 있다. 또한, 상기 제 1 본체(411)는 상부와 하부에서 제 1 외경이 동일할 수 있다. 즉, 상기 제 1 본체(411)는 직선 형상의 관으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 내경은 분사되는 산화제의 량에 따라 적정한 직경으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 제 1 내경은 산화제가 흐르는데 필요한 제 1 통로(410a)의 수평 단면적에 대응되는 직경으로 결정될 수 있다.
상기 제 1 본체(411)는 필요한 강도와 내열성에 따라 제 1 외경이 결정되며, 적정한 두께로 형성될 수 있다. 상기 제 1 높이는 역확산 버너(400)가 장착되는 스크러버의 구조에 따라 적정한 높이로 형성될 수 있다. 상기 제 1 본체(411)는 하단이 평면을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 본체(411)는 스테인레스스틸과 같은 내부식성 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 제 1 본체(411)는 F 또는 Cl과 같은 성분과 접촉될 수 있으므로 내부식성 재질로 형성될 수 있다.
상기 제 1 노즐 공급관(413)은 제 1 본체(411)와 동일한 내경을 갖는 관으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 노즐 공급관(413)은 역확산 버너(400)가 형성되는 위치에 따라 직선 또는 곡선을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 노즐 공급관(413)은 하단이 제 1 본체(411)의 상단과 연결되며, 외부에서 공급되는 산화제를 제 1 본체(411)로 공급한다.
상기 제 2 노즐(420)은 제 2 본체(421)와 제 2 밀폐링(422) 및 제 2 노즐 공급관(423)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 노즐(420)은 역확산 버너(400)에서 제 1 노즐(410)의 외측에 위치할 수 있다. 상기 제 2 노즐(420)은 내측에 연료와 산화제중에서 적어도 어느 하나가 흐르는 제 2 통로(420a)를 형성할 수 있다. 상기 제 2 노즐(420)은 연료만을 분사하거나 연료와 산화제가 혼합된 혼합 가스를 분사할 수 있다.
상기 제 2 본체(421)는 상부와 하부가 개방된 관 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 제 2 내경과 제 2 외경 및 제 2 높이를 가질 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 상부와 하부에서 제 2 내경이 동일할 수 있다. 또한, 상기 제 2 본체(421)는 상부와 하부에서 제 2 외경이 동일할 수 있다. 즉, 상기 제 2 본체(421)는 직선 형상의 관으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 내경은 제 1 본체(411)의 제 1 외경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다.
상기 제 2 본체(421)는 중심 축이 제 1 본체(411)의 중심축과 동일하게 위치하도록 제 1 본체(411)의 외측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 본체(421)는 수평 단면을 기준으로 제 1 본체(411)와 동심원을 형성하도록 제 1 본체(411)와 결합될 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 내주면이 전체적으로 제 1 본체(411)의 외주면을 감싸도록 위치하여 제 2 통로(420a)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 제 1 본체(411)가 제 2 본체(421)의 내측에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제 2 통로(420a)는 제 1 본체(411)의 외주면과 제 2 본체(421)의 내주면 사이의 공간으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 내경은 분사되는 연료 또는 혼합 가스의 양과 제 1 본체(411)의 외경에 따라 적정한 직경으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 제 2 내경은 제 2 통로(420a)의 수평 단면적과 제 1 외경에 따라 결정될 수 있다. 상기 제 2 통로(420a)는 제 2 노즐(420)에서 분사되는 연료 또는 연료와 산화제의 혼합 가스가 흐르는 경로를 제공한다. 또한, 상기 제 2 높이는 역확산 버너(400)가 장착되는 스크러버의 구조에 따라 적정한 높이로 형성될 수 있다. 상기 제 2 높이는 제 1 본체(411)의 제 1 높이보다 작은 높이로 형성될 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 하단이 평면을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 본체(421)는 하단이 제 1 본체(411)의 하단과 동일한 높이에 위치하도록 제 1 본체(411)와 결합될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 본체(421)는 상단이 제 1 본체(411)의 상단보다 하부에 위치할 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 필요한 강도와 내열성에 따라 제 2 외경이 결정되며, 적정한 두께로 형성될 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 스테인레스스틸과 같은 내부식성 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 제 2 본체(421)는 F 또는 Cl과 같은 성분과 접촉될 수 있으므로 내부식성 재질로 형성될 수 있다.
상기 제 2 밀폐링(422)은 제 2 관통홀(422a)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 밀폐링(422)은 제 2 본체(421)의 제 2 내경 또는 제 2 외경에 대응되는 직경을 가지는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 관통홀(422a)은 제 1 본체(411)의 제 1 외경에 대응되는 직경으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 밀폐링(422)은 제 2 본체(421)의 상단을 밀폐하면서 제 1 본체(411)가 삽입되는 경로를 제공한다. 상기 제 1 본체(411)는 제 2 관통홀(422a)을 통하여 제 2 본체(421)의 내측으로 삽입되어 결합된다.
상기 제 2 노즐 공급관(423)은 소정 내경을 갖는 관으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 노즐 공급관(423)은 일단이 제 2 본체(421)의 상부에 결합되면서 제 2 통로(420a)와 연결될 수 있다. 상기 제 2 노즐 공급관(423)은 역확산 버너(400)가 형성되는 위치에 따라 직선 또는 곡선을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제 2 노즐 공급관(423)은 외부에서 공급되는 연료 또는 혼합 가스를 제 2 본체(421)로 공급한다.
상기 제 3 노즐(430)은 제 3 본체(431)와 제 3 밀폐링(432) 및 제 3 노즐 공급관(433)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 노즐은 역확산 버너(400)에서 제 2 노즐(420)의 외측에 위치할 수 있다. 상기 제 3 노즐(430)은 내측에 연료와 산화제중에서 적어도 어느 하나가 흐르는 제 3 통로(430a)를 형성할 수 있다. 상기 제 3 노즐(430)은 연료만을 분사하거나 연료와 산화제가 혼합된 혼합 가스를 분사할 수 있다.
상기 제 3 본체(431)는 상부와 하부가 개방된 관 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 제 3 내경과 제 3 외경 및 제 3 높이를 가질 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 상부와 하부에서 제 3 내경이 동일할 수 있다. 또한, 상기 제 3 본체(431)는 상부와 하부에서 제 3 외경이 동일할 수 있다. 즉, 상기 제 3 본체(431)는 직선 형상의 관으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 내경은 제 2 본체(421)의 제 2 외경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 중심 축이 제 1 본체(411)의 중심축과 동일하게 위치하도록 제 2 본체(421)의 외측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 본체(421)가 제 3 본체(431)의 내측에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제 3 본체(431)는 수평 단면을 기준으로 제 1 본체(411) 및 제 2 본체(421)와 동심원을 형성하도록 제 2 본체(421)와 결합될 수 있다.
상기 제 3 본체(431)는 내주면이 전체적으로 제 2 본체(421)의 외주면을 감싸도록 위치하여 제 3 통로(430a)를 형성할 수 있다. 상기 제 3 통로(430a)는 제 2 본체(421)의 외주면과 제 3 본체(431)의 내주면 사이의 공간으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 3 내경은 분사되는 연료 또는 혼합 가스의 양과 제 2 본체(421)의 외경에 따라 적정한 직경으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 제 3 내경은 제 3 통로(430a)의 수평 단면적과 제 2 외경에 따라 결정될 수 있다. 상기 제 3 통로(430a)는 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제 또는 연료와 산화제의 혼합 가스가 흐르는 경로를 제공한다.
또한, 상기 제 3 높이는 역확산 버너(400)가 장착되는 스크러버의 구조에 따라 적정한 높이로 형성될 수 있다. 상기 제 3 높이는 제 2 본체(421)의 제 2 높이보다 작은 높이로 형성될 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 하단이 평면을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 3 본체(431)는 하단이 제 1 본체(411)의 하단 및 제 2 본체(421)의 하단과 동일한 높이를 이루도록 제 2 본체(421)와 결합될 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 상단이 제 2 본체(421)의 상단보다 하부에 위치할 수 있다.
한편, 구체적으로 도시하지 않았지만, 상기 제 3 본체(431)는 하단이 제 1 본체(411) 및 제 2 본체(421)의 하단보다 하부에 위치하도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421)는 서로 동일한 높이에 위치할 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 형성되는 화염의 외측을 감싸서 화염이 형성되는 영역으로 폐가스가 유입되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 상기 역확산 버너(400)는 유입되는 폐가스에 의하여 화염이 꺼지는 현상을 예방할 수 있다. 특히, 상기 반도체 공정에서 공급되는 폐가스에 다량의 질소가 함유되는 경우에도 화염이 꺼지는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 역확산 버너(400)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421) 및 제 3 본체(431)의 하단이 높이가 서로 다르게 형성되면서 연료와 산화제의 사전 혼합에 따른 연소 효율 증가 또는 연료의 역확산에 따른 연소 효율 증가를 증가시킬 수 있다.
상기 제 3 본체(431)는 필요한 강도와 내열성에 따라 제 3 외경이 결정되며, 적정한 두께로 형성될 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 스테인레스스틸과 같은 내부식성 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 제 3 본체(431)는 F 또는 Cl과 같은 성분과 접촉될 수 있으므로 내부식성 재질로 형성될 수 있다.
상기 제 3 밀폐링(432)은 제 3 관통홀(432a)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 밀폐링(432)은 제 3 본체(431)의 제 3 내경 또는 제 3 외경에 대응되는 직경을 가지는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 관통홀(432a)은 제 2 본체(421)의 제 2 외경에 대응되는 직경으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 밀폐링(432)은 제 3 본체(431)의 상단을 밀폐하면서 제 2 본체(421)가 삽입되는 경로를 제공한다. 상기 제 2 본체(421)는 제 3 관통홀(432a)을 통하여 제 3 본체(431)의 내측으로 삽입되어 결합된다.
상기 제 3 노즐 공급관(433)은 소정 내경을 갖는 관으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 노즐 공급관(433)은 일단이 제 3 본체(431)의 상부에 결합되면서 제 3 통로(430a)와 연결될 수 있다. 상기 제 3 노즐 공급관(433)은 역확산 버너(400)가 형성되는 위치에 따라 직선 또는 곡선을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제 3 노즐 공급관(433)은 외부에서 공급되는 연료 또는 혼합 가스를 제 3 본체(431)로 공급한다.
상기 제 1 이격 부재(440)는 블록, 막대 또는 판상이며, 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421) 사이의 거리에 대응되는 길이 또는 폭으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 이격 부재(440)는 제 1 본체(411)의 외경과 제 2 본체(421)의 외경 사이의 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이러한 경우에 상기 제 1 이격 부재(440)는 내측단이 제 1 본체(411)의 외주면에 접촉되고, 외측단이 제 2 본체(421)를 관통하여 외주면으로 노출되도록 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 1 이격 부재(440)는 제 1 본체(411)의 외경과 제 2 본체(421)의 내경 사이의 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제 1 이격 부재(440)는 내측단이 제 1 본체(411)의 외주면에 접촉되고 외측단이 제 2 본체(421)의 내주면에 접촉될 수 있다. 상기 제 1 이격 부재(440)는 내측단이 제 1 본체(411)의 외경 또는 내경에 대응되는 호 형상이고, 외측단이 제 2 본체(421)의 내경 또는 외경에 대응되는 호 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 이격 부재(440)는 다공성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 이격 부재(440)는 다공성판(Perforated Plate), 비드(Bead), 다공성 폼(Foam), 소결판(Sintering Plate), 금속 섬유(Metal Fiber), 적층 배드(Packed Bed)와 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 제 1 이격 부재(440)는 복수 개가 제 1 본체(411)의 높이 방향을 따라 이격되면서 위치할 수 있다. 또한, 상기 제 1 이격 부재(440)는 적어도 2개가 제 1 본체(411)의 원주 방향을 따라 서로 이격되면서 위치할 수 있다. 상기 제 1 이격 부재(440)는 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421)를 지지하여 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421)의 이격 거리를 유지한다. 보다 구체적으로는, 상기 제 1 이격 부재(440)는 내측과 외측이 각각 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421)에 결합되어 제 1 본체(411)의 외주면과 제 2 본체(421)의 내주면 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 한다.
상기 제 2 이격 부재(450)는 블록, 막대 또는 판상이며, 제 2 본체(421)와 제 3 본체(431) 사이의 거리에 대응되는 길이 또는 폭으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 이격 부재(450)는 제 2 본체(421)의 외경과 제 3 본체(431)의 외경 사이의 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이러한 경우에 상기 제 2 이격 부재(450)는 내측단이 제 2 본체(421)의 외주면에 접촉되고, 외측단이 제 3 본체(431)를 관통하여 외주면으로 노출되도록 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 2 이격 부재(450)는 제 2 본체(421)의 외경과 제 3 본체(431)의 내경 사이의 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제 2 이격 부재(450)는 내측단이 제 2 본체(421)의 외주면에 접촉되고 외측단이 제 3 본체(431)의 내주면에 접촉될 수 있다. 상기 제 2 이격 부재(450)는 내측단이 제 2 본체(421)의 외경 또는 내경에 대응되는 호 형상이고, 외측단이 제 3 본체(431)의 내경 또는 외경에 대응되는 호 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제 2 이격 부재(450)는 다공성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 이격 부재(450)는 다공성판(Perforated Plate), 비드(Bead), 다공성 폼(Foam), 소결판(Sintering Plate), 금속 섬유(Metal Fiber), 적층 배드(Packed Bed)와 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 제 2 이격 부재(450)는 복수 개가 제 2 본체(421)의 높이 방향을 따라 이격되면서 위치할 수 있다. 또한, 상기 제 2 이격 부재(450)는 적어도 2개가 제 2 본체(421)의 원주 방향을 따라 서로 이격되면서 위치할 수 있다. 상기 제 2 이격 부재(450)는 제 2 본체(421)와 제 3 본체(431)를 지지하여 제 2 본체(421)와 제 3 본체(431)의 이격 거리를 유지한다. 보다 구체적으로는, 상기 제 2 이격 부재(450)는 내측과 외측이 각각 제 2 본체(421)와 제 3 본체(431)에 결합되어 제 2 본체(421)의 외주면과 제 3 본체(431)의 내주면 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 한다.
상기 역확산 버너(400)는 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421)와 제 3 본체(431)가 서로 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 본체(421)의 제 2 밀폐링(422)은 제 1 본체(411)의 외주면에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 3 본체(431)의 제 3 밀폐링(432)은 제 2 본체(421)의 외주면과 분리 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 1 이격 부재(440)와 제 2 이격 부재(450)는 각각 제 1 본체(411)와 제 2 본체(421) 또는 2 본체와 제 3 본체(431)와 분리 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 상기 역확산 버너(400)는 어느 하나의 본체가 상대적으로 심하게 부식되는 경우에 해당 본체만을 교체함으로써 전체적인 유지 비용을 절감할 수 있다.
또한, 상기 역확산 버너(400)는 제 1 노즐(410)과 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제를 조정하여 연료 과잉(rich)의 연소 조건으로 부분 산화 화염을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 역확산 버너(400)는 부분 산화 화염에 의하여 발생되는 수소 라디컬을 이용하여 NF3 및 CF4 DRE(%)를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 역확산 버너(400)는 반도체 공정에서 배출되는 폐가스의 종류 예를 들면, PFCs 가스의 종류에 따라 제 1 노즐(410)과 제 2 노즐(420)에서 분사되는 산화제의 종류를 달리하여 화염의 온도 및 강도를 조정함으로써 PFCs 가스의 DRE(%)를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 역확산 버너(400)는 제 1 노즐(410) 또는 제 3 노즐(430)에서 분사되는 산화제를 산소 또는 질소의 함량이 감소된 혼합 가스를 사용함으로써 연소 과정에서 발생되는 일산화탄소 및 질소산화물의 배출량을 감소시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너에 대하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너의 수직 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크러버용 버너(500)는, 도 13을 참조하면, 혼합 버너 모듈(110)와 예열 버너 모듈(120)과 상부 헤드 모듈(540) 및 초단열 버너(560)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(500)는 하부 분사 모듈(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 스크러버용 버너(500)는, 도 1 내지 도 5에 따른 스크러버용 버너(100)와 대비하여 초단열 버너(560)가 더 추가되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 스크러버용 버너(500)는 상부 헤드 모듈(540)의 구체적인 구성이 다르게 형성된다. 한편, 상기 스크러버용 버너(500)의 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)은 도 1 내지 도 5의 혼합 버너 모듈(110) 또는 예열 버너 모듈(120)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 따라서, 이하에서 상기 스크러버용 버너(500)에 대하여는 상부 헤드 모듈(540) 및 초단열 버너(560)를 중심으로 설명한다. 또한, 상기 스크러버용 버너(500)는 도 1 내지 도 5의 스크러버용 버너(100)와 동일 또는 유사한 구조에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 구체적인 설명을 생략할 수 있다.
한편, 상기 스크러버용 버너(500)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 혼합 버너 모듈(110)과 예열 버너 모듈(120)을 대신하여 도 6 내지 도 8의 메인 버너 모듈(210)로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 초단열 버너(560)는 도 6 내지 도 8의 스크러버용 버너(200), 도 9 내지 도 12의 스크러버용 버너(300)에도 동일 또는 유사한 구조로 적용될 수 있다.
상기 상부 헤드 모듈(540)은 상부 헤드(541)와 폐가스 유입관(142)을 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드 모듈(540)은 상부 헤드(541)를 관통하여 메인 연소 공간(210a)으로 노출되는 초단열 버너(560)를 지지할 수 있다.
상기 상부 헤드(541)는 폐가스 유입 통로(141a) 및 초단열 수용 헤드 통로(541d)를 포함할 수 있다. 상기 상부 헤드(541)는 초단열 수용 헤드 통로(541d)에 결합되는 초단열 버너(560)를 지지한다.
상기 초단열 수용 헤드 통로(541d)는 상부 헤드(541)의 외측면 중앙에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 초단열 수용 헤드 통로(541d)는 초단열 버너(560)가 관통하여 결합되는 경로를 제공한다. 상기 초단열 수용 헤드 통로(541d)는 초단열 버너(560)의 외경에 대응되는 내경으로 형성될 수 있다.
상기 초단열 버너(560)는 초단열 하우징(561)과 예열층(562) 및 개질층(563)을 포함할 수 있다. 상기 초단열 버너(560)는 초단열 수용 헤드 통로(541d)에 결합되며, 혼합 연소 공간(110a)으로 화염을 형성한다. 상기 초단열 버너(560)는 연료 리치 조건의 혼합 가스를 예열(preheating) 및 개질(reforming)하여 수소 리치 조건의 혼합 가스로 개질하여 분사할 수 있다. 여기서, 상기 연료는 CH4와 같은 탄화수소 가스일 수 있다.
상기 초단열 하우징(561)은 상부와 하부가 개방된 튜브 형상, 관 형상 또는 통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 초단열 하우징(561)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 초단열 하우징(561)은 공급되는 혼합 가스의 유량에 따라 적정한 내경으로 형성될 수 있다. 상기 초단열 하우징(561)은 내부식성과 열전도성이 있는 금속 물질로 형성될 수 있다. 상기 가스 하우징은, 예를 들면, 스테인레스스틸 또는 인바 합금으로 형성될 수 있다.
상기 예열층(562)은 초단열 하우징(561)의 수평 단면의 형상과 소정 높이의 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 예열층(562)은 원형 블록으로 형성될 수 있다. 상기 예열층(562)은 다공성 재질로 형성될 수 있다. 상기 예열층(562)은 다공성 폼(porous foam), 비드(bead) 또는 허니컴(honeycomb)로 형성될 수 있다. 상기 다공성 폼은 상면에서 하면으로 관통되는 다수의 곡선 형상의 기공을 포함할 수 있다. 상기 다공성 폼은 세라믹 폼 또는 금속 폼으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 폼은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2, PSZT), 실리콘카바이드(SiC) 또는 산화물 본디드 실리콘카바이드(OBSiC)로 형성될 수 있다. 상기 허니컴은 상면에서 하면으로 관통되는 다수의 직선 형상의 기공을 포함할 수 있다. 상기 비드는 세라믹 폼의 재질과 같은 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 비드는 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2, PSZT), 실리콘카바이드(SiC) 또는 산화물 본디드 실리콘카바이드(OBSiC)로 형성될 수 있다. 상기 허니컴은 세라믹 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 허니컴은 코디라디트(cordierite)과 같은 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 허니컴은 Fe-Cr-Al 합금과 같은 금속 합금으로 형성될 수 있다.
상기 예열층(562)은 초단열 하우징(561)의 내부에서 상부에 위치할 수 있다. 상기 예열층(562)은 상면이 가스 하우징의 상단에서 하부로 이격되어 위치할 수 있다. 따라서, 상기 예열층(562)은 상부에 연료 리치 조건의 혼합 가스가 유입되는 공간이 형성될 수 있다. 또한, 상기 예열층(562)은 하부에 위치하는 개질층(563)에서 전달되는 열에 의하여 가열될 수 있다. 따라서, 상기 예열층(562)은 상부에서 유입되는 연료 리치 조건의 혼합 가스를 예비 가열하여 하부의 개질층(563)으로 공급할 수 있다.
상기 개질층(563)은 초단열 하우징(561)의 수평 단면의 형상과 소정 높이의 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 개질층(563)은 예열층(562)과 동일한 수평 면적으로 형성될 수 있다. 상기 개질층(563)은 공급되는 혼합 가스의 유량에 따라 적정한 높이로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 개질층(563)의 높이가 너무 작으면 개질 반응이 충분히 진행되지 않을 수 있다. 상기 개질층(563)은 상면에서 하면으로 가스가 흐르는 통로를 구비할 수 있다. 상기 개질층(563)은 전체적으로 다공성 폼 또는 허니컴 구조로 형성될 수 있다. 상기 개질층(563)은 세라믹 물질 또는 금속 물질로 형성될 수 있다. 상기 개질층(563)은 알루미나 또는 금속 합금으로 형성될 수 있다. 상기 개질층(563)은 초단열 하우징(561)의 내부에서 예열층(562)의 하부에 위치하며, 상면이 예열층(562)의 상면과 접촉되도록 위치할 수 있다.
상기 개질층(563)은 상부에 위치하는 예열층(562)에서 유입되는 예열되는 연료 리치 조건의 혼합 가스를 부분 산화시켜 수소 리치 조건의 혼합 가스로 변환시킨다. 상기 개질층(563)은 부분 산화법((Partial Oxidation))에 의한 반응에 의하여 연료 리치 조건의 혼합 가스를 수소 리치 조건의 혼합 가스로 변환시킨다. 예를 들면, 상기 개질층(563)은 아래의 반응식 1)과 같이 혼합 가스를 수소 리치 조건으로 변환시킬 수 있다.
CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 + Q -----1)
상기 개질층(563)은 수소 리치 조건의 혼합 가스를 하부로 분사하여 화염을 형성할 수 있다. 상기 개질층(563)에 의하여 형성되는 화염은 혼합 버너 모듈(110)의 혼합 연소 공간(110a)에서 폐가스와 반응하여 분해할 수 있다. 예를 들면, 상기 수소 리치 조건의 혼합 가스는 아래의 반응식 2) 및 3)과 같이 폐가스를 분해할 수 있다. 반응식 2)는 폐가스에 포함되는 CF4를 분해하는 경우이며, 반응식 3)은 폐가스에 NF3를 포함하는 경우이다.
CF4 + 2H2 + Q → 4HF + C -----2)
2NF3 + 3H2 + Q → 4HF + N2 -----3)
또한, 상기 개질층(563)은 화염에 의하여 생성되는 열을 상부에 위치하는 예열층(562)으로 전달할 수 있다. 상기 예열층(562)은 가열되면서 상부에서 유입되는 연료 리치 조건의 혼합 가스를 예비 가열할 수 있다.
상기 예열층(562)과 개질층(563)은 열을 재순환시켜 열 효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 예열층(562)은 개질층(563)으로부터 전달되는 열에 의하여 가열되면서 혼합 가스를 예열할 수 있다. 특히, 상기 예열층(562)과 개질층(563)은 다공성 재질로 형성되어 혼합 가스와의 접촉 면적이 크게 되어 효율적인 열의 재순환이 가능할 수 있다. 또한, 상기 예열층(562)과 개질층(563)은 혼합 가스가 다공성 재질의 내부를 흐르면서 생성되는 와류성 유동에 의하여 열 및 혼합 가스의 확산 정도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 예열층(562)과 개질층(563)은 높은 열의 재순환으로 단열 화염 온도보다 높은 온도를 갖는 초단열 화염을 형성할 수 있다.
상기 초단열 버너(560)는 열 발생량을 열 손실량보다 증가시켜 가연 한계를 확장시킬 수 있다. 상기 초단열 버너(560)는 연료 초희박 조건 및 연료 초과잉 조건에서도 연소가 가능하게 된다. 즉, 상기 초단열 버너(560)는 연료 초희박 조건에서 혼합 연소를 통하여 고효율 저공해 버너에 적용할 수 있다. 또한, 상기 초단열 버너(560)는 연료 초과잉 조건에서 부분 산화를 통하여 수소 및 일산화탄소의 생성이 가능할 연료 개질이 가능할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 스크러버용 버너를 실시하기 위한 하나의 실시예이며, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200, 300, 500: 스크러버용 버너
110: 혼합 버너 모듈 111: 혼합 하우징
112: 혼합 외벽링 113: 혼합 상판링
114: 혼합 하판링 115: 혼합 분사링
116: 혼합 가이드링 117: 혼합 공급관
120: 예열 버너 모듈 121: 예열 하우징
122: 예열 외벽링 123: 예열 상판링
124: 예열 하판링 125: 예열 분사링
126: 예열 가이드링 127: 예열 공급관
128: 예열 분사판 130: 하부 분사 모듈
131: 하부 하우징 135: 하부 분사링
137: 하부 분리판 140: 상부 헤드 모듈
141: 상부 헤드 142: 폐가스 유입관
210: 메인 버너 모듈 240, 340, 540: 상부 헤드 모듈
241, 341, 541: 상부 헤드 250, 350: 상부 버너 모듈
251, 351: 상부 분사판 252, 352: 상부 가이드판
400: 역확산 버너 410: 제 1 노즐
411: 제 1 본체 413: 제 1 공급관
420: 제 2 노즐 421: 제 2 본체
422: 제 2 밀폐링 423: 공급관
430: 제 3 노즐 431: 제 3 본체
432: 제 3 밀폐링 433: 제 3 공급관
440: 제 1 이격 부재 450: 제 2 이격 부재
560: 초단열 버너 561: 초단열 하우징
562: 예열층 563: 개질층
110: 혼합 버너 모듈 111: 혼합 하우징
112: 혼합 외벽링 113: 혼합 상판링
114: 혼합 하판링 115: 혼합 분사링
116: 혼합 가이드링 117: 혼합 공급관
120: 예열 버너 모듈 121: 예열 하우징
122: 예열 외벽링 123: 예열 상판링
124: 예열 하판링 125: 예열 분사링
126: 예열 가이드링 127: 예열 공급관
128: 예열 분사판 130: 하부 분사 모듈
131: 하부 하우징 135: 하부 분사링
137: 하부 분리판 140: 상부 헤드 모듈
141: 상부 헤드 142: 폐가스 유입관
210: 메인 버너 모듈 240, 340, 540: 상부 헤드 모듈
241, 341, 541: 상부 헤드 250, 350: 상부 버너 모듈
251, 351: 상부 분사판 252, 352: 상부 가이드판
400: 역확산 버너 410: 제 1 노즐
411: 제 1 본체 413: 제 1 공급관
420: 제 2 노즐 421: 제 2 본체
422: 제 2 밀폐링 423: 공급관
430: 제 3 노즐 431: 제 3 본체
432: 제 3 밀폐링 433: 제 3 공급관
440: 제 1 이격 부재 450: 제 2 이격 부재
560: 초단열 버너 561: 초단열 하우징
562: 예열층 563: 개질층
Claims (19)
- 소정 두께를 갖는 다공성 재질로 형성되며, 내측에 형성되는 예열 연소 공간으로 연료 가스를 예열하여 분사하는 예열 분사링과,
상기 예열 분사링의 외주면을 감싸며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 예열 가이드홀을 구비하는 예열 가이드링 및
상기 예열 가이드링의 외주면과 이격되어 상기 연료 가스가 흐르는 링 형상의 가스 통로를 형성하는 하우징을 구비하는 예열 버너 모듈을 포함하며,
상기 예열 가이드홀은 상기 예열 가이드링에 전체적으로 분포하도록 형성되고,
상기 예열 가이드링의 내주면은 상기 예열 분사링의 외주면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 예열 분사링은 다공성판(Perforated Plate), 금속 메쉬망(Metal Fiber), 금속폼(Metal Foam), 적층 비드(Packed Bead), 세라믹 폼(Ceramic Foam), 다공성 나노 구조체(Nano Size Porous Media) 또는 다공성 소결 금속(Porous Sintered Metal)으로 형성되는 다공성 구조체인 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 1 항에 있어서,
상기 예열 버너 모듈은 적어도 2개가 적층되어 형성되며,
상기 예열 버너 모듈들은 서로 다른 성분 또는 다른 혼합비의 연료 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 1 항에 있어서,
상기 예열 버너 모듈의 상부 또는 하부에 위치하며,
외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 분사홀이 형성되며, 내측에 형성되는 혼합 연소 공간으로 혼합 연료 가스를 분사하는 혼합 분사링과,
상기 예열 분사링의 외주면과 이격되며, 외주면에서 내주면으로 관통되는 다수의 혼합 가이드홀을 구비하는 혼합 가이드링 및
상기 혼합 가이드링의 외주면과 이격되어 상기 혼합 연료 가스가 흐르는 링 형상의 혼합 가스 통로를 형성하는 혼합 하우징을 구비하는 혼합 버너 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 5 항에 있어서,
상기 혼합 연소 공간은 상기 예열 연소 공간과 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 5 항에 있어서,
상기 혼합 버너 모듈은 적어도 2개가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 5 항에 있어서,
상대적으로 하부에 위치하는 상기 예열 버너 모듈 또는 혼합 버너 모듈의 하부에 위치하며,
내측에 상기 예열 연소 공간 또는 혼합 연소 공간과 연결되는 하부 연소 공간으로 하부 연료 가스를 분사하는 하부 분사링을 구비하는 하부 분사 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 8 항에 있어서,
상기 하부 분사 모듈은
내부에 상기 하부 연소 공간의 외주면을 감싸며 상기 하부 연료 가스가 흐르는 링 형상의 하부 가스 통로가 형성되고 외주면에서 상기 하부 가스 통로로 관통되는 하부 외벽홀을 구비하는 하부 하우징을 더 포함하며,
상기 하부 분사링은 상기 하부 가스 통로의 내측에 위치하며, 상기 하부 연료 가스 또는 산화제를 분사하는 하부 분사홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 10 항에 있어서,
상기 하부 분사 모듈은
상기 하부 가스 통로의 상하로 위치하는 제 1 하부 가스 통로와 제 2 하부가스 통로로 분리하는 하부 분리판을 구비하며,
상기 하부 외벽홀과 상기 하부 분사홀은 각각 상기 제 1 하부 가스 통로와 제 2 하부 가스 통로에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 1 항에 있어서,
연료 리치 조건의 혼합 가스를 예열하면서 수소 리치 조건의 혼합 가스로 개질하여 상기 예열 연소 공간으로 분사하는 초단열 버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 11 항에 있어서,
상기 초단열 버너는
상부와 하부가 개방된 튜브 형상으로 형성되는 초단열 하우징과,
다공성 재질로 형성되며 상기 초단열 하우징의 내측 상부에 위치하여 상기 연료 리치 조건의 혼합 가스를 예열하는 예열층 및
다공성 재질로 형성되며, 상기 예열층의 하부에 위치하여 상기 연료 리치 조건의 혼합 가스를 상기 수소 리치 조건의 혼합가스로 개질하는 개질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 내측에 형성되는 메인 연소 공간으로 메인 연료 가스를 분사하는 메인 버너 모듈과,
상기 메인 버너 모듈의 상부에 위치하여, 상기 메인 연소 공간으로 폐가스를 공급하며, 하면으로 개방되는 버너 수용 홈 및 상기 버너 수용 홈으로 상부 연료 가스를 공급하는 상부 연료 공급 통로를 구비하는 상부 헤드를 포함하는 상부 헤드 모듈 및
상기 버너 수용 홈의 하부를 밀폐하여 상부에 상부 가스 통로를 형성하며 상기 메인 연소 공간으로 상부 연료 가스를 공급하는 상부 분사판 및 상면에서 하면으로 관통되는 다수의 상부 가이드홀을 구비하며 하면이 상기 상부 분사판의 상면에 접촉되도록 결합되는 상부 가이드판을 구비하는 상부 버너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 13 항에 있어서,
상기 상부 분사판은 소정 두께를 갖는 다공성 재질이며 상면에서 하면으로 관통되는 다수의 기공을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 13 항에 있어서,
상기 상부 헤드는 외측 상면에서 하면으로 관통되는 역확산 수용 헤드 통로를 구비하며,
상기 역확산 수용 헤드 통로를 관통하여 상기 상부 헤드의 하면으로 노출되는 역확산 버너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 15 항에 있어서,
상기 상부 분사판은 상면에서 하면으로 관통되는 역확산 수용 분사 통로를 구비하며,
상기 역확산 버너는 상기 역확산 수용 분사 통로를 관통하여 상기 상부 헤드의 하면 아래로 노출되는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 15 항에 있어서,
상기 역확산 버너는
관 형상인 제 1 본체를 구비하는 제 1 노즐과,
관 형상이며 상기 제 1 본체의 외주면을 감싸도록 위치하는 제 2 본체를 구비하는 제 2 노즐 및
관 형상이며 상기 제 2 본체의 외주면을 감싸도록 위치하는 제 3 본체를 구비하는 제 3 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 노즐은 산화제를 분사하며,
상기 제 2 노즐은 연료 또는 연료와 산화제가 혼합된 혼합 가스를 분사하며,
상기 제 3 노즐은 산화제 또는 연료와 산화제가 혼합된 혼합 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 본체와 제 2 본체 사이에 위치하여 상기 제 1 본체와 제 2 본체사이의 이격 거리를 유지하는 제 1 이격 부재 및
상기 제 2 본체와 제 3 본체 사이에 위치하여 상기 제 2 본체와 제 3 본체 사이의 이격 거리를 유지하는 제 2 이격 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크러버용 버너.
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- 2021-06-02 TW TW110120022A patent/TW202212738A/zh unknown
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