KR20010022715A - 배기가스처리용 연소기 - Google Patents

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Abstract

배기가스처리용 연소기는 연소실(11)에 면하여 둘레벽(13)으로 둘러싸이고 바닥벽(14)으로 폐색시킨 불꽃유지부(15)를 설치하고, 상기 둘레벽(13)에 보조연소가스(B)를 상기 불꽃유지부(15)를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출하는 보조연소가스용 불꽃구멍(23)을, 상기 바닥벽(14)에 배기가스(A)를 상기 불꽃유지부(15)를 향하여 분출하는 배기가스용 불꽃구멍(22)을 각각 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스처리용 연소기{COMBUSTOR FOR TREATING EXHAUST GAS}
예를 들어, 반도체제조장치로부터는 실란(SiH4)이나 디실란(Si2H6) 등의 유해가연가스를 함유하는 가스가 배출되나, 이와 같은 배기가스는 그대로 대기로 방출할 수는 없다. 따라서 이들 배기가스를 제해(除害)장치로 유도하여 연소에 의한 산화무해화처리를 행하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다. 이 처리방법에서는 보조연소가스를 사용하여 노(爐)내에 불꽃을 형성하여 이 불꽃에 의하여 배기가스를 연소시키도록 한 것이 널리 채용되어 있다.
이와 같은 연소식 배기가스처리장치에 있어서, 보조연소가스로서는 수소, 도시가스, LPG 등을 연료가스로 하고, 산소 또는 공기를 산화제로 한 것이 통상 사용되고 있으며, 이 장치의 운전비용은 이들 연료가스나 산화제의 소비에 따르는 비용이 대부분을 차지하고 있다. 따라서 적은 보조연소가스로 어떻게 많은 유해한 배기가스를 효율적으로 분해할지가, 이와 같은 종류의 장치의 성능을 평가하는 척도의 하나로 되어 있다.
또 예를 들어 실란을 산화하면 실리카(SiO2)가 생성되나, 이 실리카(SiO2)는 분말형상으로 연소실의 벽면이나 불꽃구멍에 부착하여 불량연소를 유발하거나, 연소실을 폐색하기도 한다. 이 때문에 실리카(SiO2)를 제거하는 클리닝작업을 정기적으로 행할 필요가 있는 데, 이것을 사람의 손으로 행하고 있는 것이 현상황이므로, 이 작업간격이 길 수록 메인티넌스(maintenance)가 용이하게 되어 클리닝작업의 간격의 길이 역시 중요한 평가의 하나로 되어 있다.
종래의 상기 연소식 배기가스처리장치에 사용되는 연소기의 일반적인 구성을 도 23 및 도 24에 나타낸다. 이것은 원통형 연소실(1)의 천정중심부에 처리해야 할 배기가스(A)를 연소실(1)내로 도입하는 배기가스용 노즐(2)을, 이 배기가스용 노즐(2)의 바깥 둘레부에 보조연소가스(B)를 연소실(1)내로 도입하는 복수의 보조연소가스용 노즐(3)을 각각 설치함과 동시에, 연소실(1)의 하단에 연소가스 출구 (4)를 일체로 연속 접속하고, 이에 의하여 상기 보조연소가스용 노즐(3)로부터 분출되는 보조연소가스(B)에서 원형상으로 늘어서서 형성되는 불꽃의 중심부에 배기가스(A)를 통과시키고, 이 통과시에 배기가스(A)를 불꽃과 혼합시켜 연소시키고, 이 연소후의 연소가스를 연소가스출구(4)로부터 외부로 배출하도록 한 것이다.
또 현재 지구온난화의 요인으로 되어 있는 할로겐계의 가스를 분해처리하는 방법으로서는, 가열분해식이 주류로 되어 있다. 즉, 이 분해에는 방대한 열량에 의한 고온상황 또는 플라즈마 등에 의한 방대한 여기(勵起)에너지가 필요하며, 이와 같은 수법을 사용하여 히터 등의 가열장치 또는 플라즈마발생장치 및 안전장치 등이 복잡한 제어기구를 구비한 분해처리설비에 할로겐계의 가스를 유입시켜 분해처리를 행하고 있다.
그러나, 상기 종래예에 있어서는, 보조연소가스의 불꽃은 보조연소가스용 노즐의 앞쪽에 형성되어, 그 안쪽에 설치한 배기가스용 노즐로부터 앞쪽으로 분출하는 배기가스는 보조연소가스의 불꽃과 반드시 충분히 혼합되지 않고 배기가스의 분해율이 충분하지 않았다. 이 분해율을 향상시키기 위해서는, 보조연소가스량을 증가시켜 큰 불꽃을 형성함으로써, 배기가스를 연소하기 쉽게 할 필요가 있으나, 이와 같이 하면, 배기가스의 분해에 기여하지 않는 보조연소가스량도 증대하여, 장치의 운전비용이 증대된다. 또한 배기가스의 연소에 의하여 생성된 실리카(SiO2)가 연소실의 벽면에 부착되어, 상황에 따라서는 1주일동안 1∼2회의 클리닝작업을 행할 필요가 있다는 문제가 있었다. 또 할로겐계의 가스를 분해처리하기 위해서는 복잡한 설비가 필요하다는 문제가 있었다.
또한 원형상으로 늘어서는 불꽃을 그 선단이 중심측으로 비스듬해 지도록 형성함으로써, 배기가스가 불꽃 하나하나의 고온부분에 효율적으로 노출되도록 한 것이나, 불꽃을 장시간 유지하는 불꽃도관을 설치함으로써, 불꽃과 배기가스의 접촉을 효율적으로 행하도록 한 것 등, 여러가지가 제안되어 있다. 그러나, 이들은 상기 문제를 완전히 해소한 것은 아니라고 생각된다. 또 연소기에 의하여 할로겐계의 가스를 분해처리하는 방식도 제안되어 있으나, 연소량에 따라 분해율이 대폭 변화되는 경우가 있어, 상기 문제를 완전히 해결한 것은 아니었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 배기가스의 분해율이 높고, 또한 클리닝을 위한 메인티넌스기간을 길게 할 수 있게 함과 동시에, 할로겐계의 가스를 고효율하에서 분해처리할 수 있도록 한 연소식 배기가스처리장치용 배기가스처리용 연소기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 예를 들어 실란가스(SiH4), 또는 할로겐계의 가스(NF3, ClF3, SF6, CHF3, C2F6, CF4등)를 함유하는 유해가연성의 배기가스를 연소처리하기 위한 연소식배기가스처리설비에 사용되는 배기가스처리용 연소기(버너)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도,
도 9는 본 발명의 제 5 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 10은 도 9의 X-X 선 단면도,
도 11은 본 발명의 제 6 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 12는 도 11의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선 단면도,
도 13은 본 발명의 제 7 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 14는 도 13의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선 단면도,
도 15는 본 발명의 제 8 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 16은 도 15의 ⅩⅥ-ⅩⅥ 선 단면도,
도 17은 본 발명의 제 9 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 18은 도 17의 ⅩⅧ-ⅩⅧ선 단면도,
도 19는 본 발명의 제 10 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 20은 도 19의 ⅩⅩ-ⅩⅩ선 단면도,
도 21은 본 발명의 제 11 실시형태를 나타내는 종단면도,
도 22는 도 21의 ⅩⅩⅡ-ⅩⅩⅡ선 단면도,
도 23은 종래예를 나타내는 종단면도,
도 24는 도 23의 ⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅣ선 단면도이다.
본 발명의 제 1 측면에 의하면, 배기가스처리용 연소기는, 연소실에 면하여 둘레벽으로 둘러싸여 바닥벽으로 폐색시킨 불꽃유지부를 설치하고, 상기 둘레벽에 보조연소가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출하는 보조연소가스용 불꽃구멍을, 상기 바닥벽에 배기가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 분출하는 배기가스용 불꽃구멍을 각각 설치한 것을 특징으로 한다.
이에 따라 보조연소가스가 선회류를 만들어내도록 불꽃유지부를 향하여 분출 함으로써, 보조연소가스의 불꽃과 처리대상 배기가스와의 혼합을 높여, 배기가스를 고효율하에서 연소분해함과 동시에, 이 때의 선회불꽃 및 선회류로, 실란가스 등의 연소후의 실리카(SiO2)가 각 불꽃구멍의 근방이나 연소실의 벽면에 부착되는 것을 방지하여 배기가스를 장시간에 걸쳐 안정적으로 연소처리할 수 있다.
여기에 원통형상의 연소실에 있어서는, 상기 둘레벽을 원통체의 안둘레면으로 구성하는 것이 바람직하다.
또 상기 연소실을 구성하는 벽면에 해당 연소실의 내부에 공기를 분사하는 공기분사노즐을 설치하는 것이 바람직하며, 이에 따라 이 공기분사노즐로부터 분사되는 공기로 연소처리한 가스를 냉각함과 동시에, 냉각후의 연소가스를 연소실밖으로 신속하게 배출할 수 있다.
상기 공기분사노즐을 해당 분사노즐로부터 분사되는 공기가, 연소실내부에서 선회류를 형성하도록 설치하는 것이 바람직하며, 이에 따라 연소처리한 가스의 냉각 및 연소실밖으로의 배출, 또 연소실의 벽면에 부착되는 실리카(SiO2)의 제거를 보다 효과적으로 행할 수 있다.
또한 상기 바닥벽에 상기 불꽃유지부를 향하여 1차공기를 분사하는 1차공기분사노즐을 설치하는 것이 바람직하며, 이에 따라 연소성을 개선함과 동시에, 불꽃유지부를 구획구성하는 내외벽의 표면에 부착되는 실리카(SiO2)를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
또 상기 연소실의 내경과 불꽃유지부 둘레벽의 내경을 대략 동일하게 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 흐름의 정체영역을 없애고 분말형상의 실리카(SiO2)가 불꽃유지부 또는 연소실내벽에 의하여 한층 부착하기 어렵게 할 수 있다.
또 상기 보조연소가스의 불꽃구멍보다 하류의 불꽃유지부 둘레벽에 2차연소용 공기구멍을 설치하고, 불꽃유지부에 1차연소의 환원불꽃과 상기 공기에 의한 2차연소의 산화불꽃을 형성하여 배기가스 특히 할로겐계의 가스의 분해율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 의하면, 배기가스처리용 연소기는 연소실에 면하여 둘레벽으로 둘러싸이고 바닥벽으로 폐색시킨 불꽃유지부를 설치하여, 상기 바닥벽에 배기가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 분출하는 배기가스용 불꽃구멍을 설치하고, 상기 바닥벽에 가까운 불꽃유지부 둘레벽에 선회류를 만들어내도록 분출하는 공기분사노즐을 설치하고, 상기 바닥벽으로부터 떨어진 불꽃유지부 둘레벽에 연료가스또는 예비혼합기 등의 보조연소가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출하는 보조연소가스용 불꽃구멍을 설치한 것을 특징으로 한다.
이에 따라 바닥벽에 가까운 불꽃유지부 둘레벽에 설치한 공기분사노즐로부터 선회류를 형성하도록 공기류를 분출하기 때문에, 불꽃유지부 둘레벽을 냉각할 수 있다. 따라서 바닥벽으로부터 떨어진 보조연소가스용 불꽃구멍으로부터 분출하는 보조연소가스가 냉각되어, 안정연소를 계속할 수 있다. 또한 불꽃의 선회류를 가속하여 실란(SiH4)연소후의 실리카(SiO2) 등의 불꽃유지부나 연소실둘레벽에 대한 부착을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또 상기 보조연소가스가 화학량론치 보다 많은 연료가스를 함유하는 과농도 예비혼합기로 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 산화·환원이 다른 불꽃을 형성하여 할로겐계 가스의 분해율을 향상할 수 있다.
또 상기 불꽃유지부 둘레벽으로부터 연장되어 연소실을 구성하는 벽면 또는 불꽃유지부 하단부근의 둘레벽면에 2차연소용 공기분사노즐을 설치하는 것이 바람직하며, 이에 따라 고온영역을 아래쪽으로 확대하여 할로겐계 가스의 분해율을 향상할 수 있다.
또 상기 연소실의 내경과 불꽃유지부 둘레벽의 내경을 대략 동일하게 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 흐름의 정체영역을 없애고 분말형상의 실리카(SiO2)가 불꽃유지부 또는 연소실내벽에 한층 부착하기 어렵게 할 수 있다.
또 상기 보조연소가스용 불꽃구멍을 아래쪽으로 비스듬하게 향하게 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 원통체의 가열 및 온도상승을 억제하여 내열수명을 연장시킴과 동시에, 가스의 고온상태를 유지하여 할로겐계 가스의 분해율을 향상할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 것으로, 노벽(10)으로 둘러싸인 연소실(11)에 면하여 원통체(12)의 안둘레면으로 구성된 둘레벽(13)으로 둘러싸여 바닥벽(14)으로 폐색시킨 불꽃유지부(15)가 설치되어 있다. 여기에 상기원통체(12)는 상기 바닥벽(14)에 일체로 형성되어 있다.
그리고 상기 바닥벽(14)의 내부에는 예를 들어 반도체제조장치로부터 배출된 실란(SiH4) 등을 함유한 질소를 주성분으로 하는 배기가스 등의 처리해야 할 배기가스(A)를 유지하여 유도하는 복수(도면에서는 4개)의 배기가스실(20)이, 마찬가지로 바닥벽(14) 및 그 바닥벽(14)으로부터 연장돌출하는 원통체(12)의 내부에는 예를 들어 수소와 산소의 예비혼합기 등의 보조연소가스(B)를 유지하여 유도하는 보조연소가스실(21)이 각각 설치되어 있다.
상기 바닥벽(14)의 하면에는 상기 배기가스실(20)로부터 연장되어 상기 불꽃유지부(15)를 향하여 개구하는 복수의 배기가스용 불꽃구멍(22)이, 상기 원통체 (12)의 안둘레면에는 상기 보조연소가스실(21)과 불꽃유지부(15)를 연통하는 복수의 보조연소가스용 불꽃구멍(23)이 각각 설치되어 있다. 그리고 상기 보조연소가스용 불꽃구멍(23)은 불꽃유지부(15)의 대략 접선방향으로 연장되어 보조연소가스 (B)를 불꽃유지부(15)를 향하여 선회류를 형성하여 분출하도록 구성되어 있다.
또한 상기 원통체(12)와 연소실(11)의 측면을 접속하여 연소실(11)의 일부를 구성하는 해당 원통체(12)의 끝부면(l2a)에는 연소실(11)의 내부를 향하여 공기(C)를 분사하는 복수의 공기분사노즐(24)이 설치되어 있음과 동시에, 연소실(11)의 하단에는 연소가스출구(25)가 일체로 연접되어 있다.
다음에 이 실시형태의 작용에 관하여 설명한다.
먼저, 보조연소가스(B)는 보조연소가스실(21)내로 유도되어 유지되고, 원통체(12)의 안둘레면에 설치된 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터 불꽃유지부(15)를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출한다. 그리고 도시 생략한 착화원(着火元)에 의하여 점화되면, 원통체(12)의 안둘레면에 선회불꽃을 형성한다.
여기서 보조연소가스(B)는 선회불꽃을 형성하는 데, 선회불꽃은 작은 당량비의 기초하에서도 안정되게 연소할 수 있는 특징을 구비하고 있다. 즉 강하게 선회하고 있기 때문에 불꽃 서로에게 열과 래디컬(radical)을 공급하고, 또 불꽃이 원통체(12)의 안둘레면을 따라 형성되기 때문에, 해당 벽면이 가열됨과 동시에, 가열된 벽면에 의하여 미연예비혼합기 등의 보조연소가스(B)가 가열되어 불꽃유지성능이 높아진다. 그리고, 통상이면 미연가스를 발생하거나 불꽃이 꺼지는 것 같은 작은 당량비에 있어서도 미연가스를 발생하지 않고, 또 진동연소를 유발하는 일 없이 안정되게 연소할 수 있다.
한편 배기가스실(20)내로 유도되어 유지된 처리해야 할 배기가스(A)는 바닥벽(14)의 하면으로 개구하는 배기가스용 불꽃구멍(22)으로부터 불꽃유지부(15)를 향하여 분출한다. 이와 같이 하면, 이 배기가스(A)는 보조연소가스(B)의 선회불꽃과 혼합하여 연소되나, 이때 보조연소가스(B)가 일방향으로 강하게 선회하도록 분출되기 때문에, 보조연소가스(B)의 불꽃과 배기가스(A)의 혼합상태는 좋으며, 분출된 배기가스(A)의 모두가 불꽃과 혼합하여 연소되어 배기가스의 연소분해율은 매우 높아진다.
또 상기 공기분사노즐(24)로부터 연소실(11)내로 분사된 공기는, 다음과 같이 작용한다. 즉 연소처리후의 연소가스는 고온이기 때문에, 냉각할 필요가 있고, 또 이 연소가스를 연소실(11)의 외부로 신속하게 배출할 필요가 있으므로, 이 공기분사노즐 (24)로부터 연소실(11)내로 분사된 공기를 연소처리한 고온의 선회류가스와 혼합시켜 해당 가스를 냉각하고, 혼합에 의하여 유량을 늘린 배기가스를 연소가스 출구부 (25)를 통하여 연소실(11)로부터 정체되는 일 없이 신속하게 배출할 수 있다.
여기에 보조연소가스(B)로서 예비혼합기를 사용하여 보조연소가스의 당량비를 작게 하면 저 NOx연소가 가능해진다. 그리고 선회불꽃을 형성하면 선회 중심부의 기류의 압력이 저하하여, 중심부에 불꽃의 앞쪽으로부터 배기가스용 불꽃구멍 (22) 및 보조연소가스용 불꽃구멍(23)을 향하여 역류하는 자기순환류가 발생하고, 이 순환류가 불꽃구멍으로부터의 불꽃 및 연소가스와 혼합하여 저 NOx성을 향상시키는 작용을 한다.
또한 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터의 불꽃은 선회하고 있으므로, 이 선회류가 실란가스 등이 연소하여 생성되는 실리카(SiO2)가 배기가스용 불꽃구멍 (22) 및 보조연소가스용 불꽃구멍(23)에 부착되는 것을 방지하는 작용을 한다. 즉 실란(SiH4) 등이 연소되면 분말형상의 실리카(SiO2)가 생성되고, 이 실리카(SiO2)가 배기가스용 불꽃구멍(22)이나 보조연소가스용 불꽃구멍(23)의 부근에 부착되면, 보조연소가스(B)나 배기가스(A)의 분출량을 줄이거나 분출방향을 바꾸어 분출을 불안정하게 하며, 이와 같은 상황이 되면 가스의 분출이 정정(靜定)되지 않아 안정된 연소가 불가능하게 된다.
그러나 이 실시형태에 있어서는, 보조연소가스용 불꽃구멍(23)에 의한 선회불꽃이 있기 때문에, 이 선회불꽃에 의하여 배기가스용 불꽃구멍(22) 및 보조연소가스용 불꽃구멍(23)의 선단부에도 빠른 흐름이 발생하고, 이 흐름이 각 불꽃구멍 (22, 23)의 선단부를 클리닝하는 작용을 하여 생성된 분말형상의 실리카(SiO2)가 불꽃구멍(22, 23)의 선단부에 부착되는 것을 방지하는 작용을 한다.
또한 이 효과는 각 불꽃구멍(22, 23)의 선단부만에 그치지 않는다. 즉, 불꽃이 연소실(11)의 내부에서 선회하고 있기 때문에, 연소실(11)의 벽표면에도 빠른 흐름이 발생하여 연소실(11)의 벽면을 클리닝하여 이 표면에 부착된 실리카(SiO2) 등을 제거하는 작용을 한다.
이와 같이, 선회류에 의하여 불꽃구멍(22, 23)의 표면 및 연소실(11)의 벽면에 부착된 실리카(SiO2) 등을 셀프클리닝함으로써, 사람의 손에 의한 클리닝작업의 간격을 대폭 연장하여 메인티넌스를 용이하게 할 수 있다.
또한 이 실시형태에 있어서는, 원통형상의 것에 적용한 예를 나타내고 있으나, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 사각형 등의 다각형상의 것에 적용하여도 좋음은 물론이다. 이는 이하의 각 실시형태에 있어서도 마찬가지이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로, 이것은 둘레벽 (13)을 구성하는 원통체(12)로서 연소실(11)의 일부를 구성하는 끝부면(12a)이 원추면형상을 가지는 것을 사용함과 동시에, 이 끝부면(12a)에 공기분사노즐(24a)을 해당 공기분사노즐(24a)로부터 연소실(11)의 내부를 향하여 분사되는 공기(C)가 선회류를 만들어내도록 설치한 것이다.
이 실시형태에 있어서는, 공기분사노즐(24a)로부터 분사되는 공기(C)로 연소실(11)내에 선회류를 만들어냄으로써 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터의 선회류를 약하게 하는 일 없이, 연소실(11)내에 선회류를 왕성하게 발생시켜, 연소실 (11)의 측벽에 부착되는 실리카를 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 것으로, 이는 바닥벽 (14)의 중앙부에 이 내부를 관통하여 불꽃유지부(15)를 향하여 개구하여 1차공기 (D)를 분사하는 1차공기 분사노즐(30)을 설치한 것이다.
이 실시형태에 있어서는, 필요에 따라 1차공기 분사노즐(30)로부터 불꽃유지부(15)에 1차공기를 공급하여 산소농도를 증대시킴으로써, 연소성을 개선할 수 있다. 또한 1차공기(D)를 아래쪽으로 분출함으로써, 고리형상 불꽃유지부(15)에 있어서의 선회류에 아래쪽으로의 속도를 부가하여 원통체(12)의 표면을 흐르는 유속을 증대시켜 원통체(12)의 표면에 부착되는 실리카를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 것으로, 이는 원통체 (12)의 내경과 연소실(11)의 내경을 대략 동일하게 하여 구성한 것이다. 이와 같이 구성함으로써, 선회류의 선회지름이 출구까지 대략 동일하게 되어 불꽃유지부로부터 출구까지 양호한 선회류를 유지할 수 있고, 흐름의 정체영역을 없애 분말형상 실리카(SiO2)의 벽면에 대한 부착을 대폭 저감할 수 있다.
또한 상기 각 실시형태에 있어서, 연소용 버너를 형성하는 재료로서는, 세라믹스나 내열금속재가 가장 적합하다. 또 위쪽으로부터 아래쪽으로 분출하는 불꽃에 적용한 예를 나타내고 있으나, 수평방향으로 분출하도록 한 불꽃에 적용하여도 좋다. 또 보조연소가스로서는 수소와 산소의 예비혼합기에 한정되는 일 없이, 도시가스 또는 LPG와, 산소, 공기 또는 산소부화공기의 예비혼합기이더라도 좋음은 물론이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 5 실시형태를 나타내는 것으로, 이는 제 4 실시형태와 같이 원통체(12)의 내경과 연소실(11)의 내경을 대략 동일하게 하고, 상기 보조연소가스의 불꽃구멍보다 하류의 불꽃유지부 둘레벽에 2차공기(E)를 분사하는 2차연소용 2차공기 분사노즐(31)을 설치한 것이다. 예비혼합기(B)는 연료가 과농도인 과농도예비혼합기로 하고 이것을 불꽃구멍(23)으로부터 선회분사하여 불꽃유지부 내부에 선회류 환원불꽃을 형성한다. 이 환원불꽃과 노즐(22)로부터의 배기가스(A)를 접촉시켜 배기가스, 특히 할로겐계의 가스를 환원분해하고, 또한 분해된 배기가스는 그 하류에 설치된 2차연소용 노즐(31)로부터 분사되는 공기로부터 충분한 산소가 주어져 산소과잉상태로 되어 산화불꽃을 형성한다. 이 산화불꽃에 의하여 배기가스는 완전히 산화분해된다.
즉, 공급하는 보조연소가스인 예비혼합기의 연료가스에 대한 산화제의 혼합비를 화학량론치로 구하는 산화제 혼합비보다 적게 하여 얻어지는 환원불꽃과, 형성된 환원불꽃에 대하여 공기 또는 산소를 연료가스에 대한 산화제의 화학량론치 이상으로 공급하여 산소과잉조건으로 함으로써 얻어지는 산화불꽃을 순차로 연소기내에 형성시킨다. 그리고 배기가스는 환원불꽃과 산화불꽃이라는 2개의 불꽃에 노출되어 환원반응과 산화반응을 순차 행함과 동시에, 불꽃과의 접촉시간을 길게 하여 고온체류시간을 연장시킬 수 있다. 이 2개의 작용에 의하여 배기가스, 특히 할로겐계의 가스를 완전히 분해할 수 있다.
여기서 2차공기 분사노즐은 불꽃유지부를 향하여 선회류를 형성하도록 분사하는 것이 바람직하나, 중심방향을 향하여 분사하여 1차연소후의 배기가스와의 사이에 흩어짐을 일으켜 혼합하도록 하여도 좋다.
일 실시예로서는 다음과 같다.
처리대상가스 ; CF4
예비혼합기 조성 ; H2+ O2
예비혼합기 혼합비 ; H2: O2= 7 : 3
예비혼합기 유량 ; 50 sl/min
산화불꽃용 공급산소량 ; 1O sl/min
환원불꽃중의 환원분해반응으로서는,
CF4+ H2→CHmFn + HF + F2(m, n은 0∼4)
또한 산화분해반응으로서는,
CHmFn + HF + F2+ O2→CO2+ HF + F2+ H2O
본 방식에 의한 처리후에는 CO2(이산화탄소), HF(플루오르화수소), F2(불소), H2O(물)이 된다.
이상과 같이 할로겐계의 배기가스를 분해하는 경우에, 예비혼합방식의 연소기내에 형성되는 환원불꽃과 산화불꽃을 이용함으로써, 복잡한 제어기구를 구비한설비를 필요로 하지 않고, 소형의 연소기내에서 간단하게 분해처리할 수 있어, 소형·에너지절약화할 수 있다. 또 불꽃의 열을 직접 이용하기 때문에, 전기에너지로부터 고온을 만들어내는 경우보다도 적은 에너지로 분해처리할 수 있다.
또한 이와 같은 환원불꽃·산화불꽃에 의한 배기가스의 분해처리방법은, 도 9 및 도 10에 나타내는 연소기 뿐만 아니라, 상기한 도 1 내지 도 8에 나타내는 연소기에 있어서도 마찬가지로 적용가능한 것은 물론이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제 6 실시형태를 나타내는 것이다. 노벽(10)을 둘러싸인 연소실(11)에 면하여, 원통체(12)의 안둘레면으로 구성된 둘레벽(13)으로 둘러싸이고, 바닥벽(14)으로 폐색시킨 불꽃유지부(15)가 설치되어 있다. 여기에 상기 원통체(12)는 상기 바닥벽(14)과 일체로 형성되어 있다. 그리고 상기 바닥벽 (14)의 내부에는 예를 들어 반도체제조장치로부터 배출된 실란(SiH4)가스 등을 함유한 질소를 주성분으로 하는 배기가스 등의 처리해야 할 배기가스(A)를 유지하여 유도하는 복수(도면에서는 4개)의 배기가스실(20)이, 마찬가지로 바닥벽(14) 및 해당바닥벽(14)으로부터 연장돌출하는 원통체(12)의 내부에는 공기(C)를 유지하여 유도하는 공기실(33) 및 예를 들어 수소와 산소의 예비혼합기 등의 보조연소가스(B)를 유지하여 유도하는 보조연소가스실(21)이 각각 바닥벽(14)측으로부터 순서대로 설치되어 있다.
상기 바닥벽(14)의 하면에는 상기 배기가스실(20)로부터 연장되어 상기 불꽃유지부(15)를 향하여 개구하는 복수의 배기가스용 불꽃구멍(22)이 설치되고, 상기 원통체(12)의 바닥벽에 가까운 안둘레면에는 상기 공기실(33)과 불꽃유지부(15)를 연통하는 복수의 공기분사노즐(34)을, 또한 바닥벽으로부터 떨어진 불꽃유지부 출구근방에는 상기 보조연소용 가스실(21)과 불꽃유지부(15)를 연통하는 복수의 보조연소가스용 불꽃구멍(23)이 각각 설치되어 있다. 그리고 상기 보조연소가스용 불꽃구멍(23) 및 공기분사노즐(34)은 불꽃유지부(15)의 원둘레의 대략 접선방향으로연장되어, 불꽃유지부(15)를 향하여 보조연소가스(B) 또는 공기(C)를 동일방향의 선회류를 형성하여 분출하도록 구성되어 있다. 또한 상기 원통체(12)의 둘레벽 (13)으로부터 원추형으로 연장되어 연소실(11)의 측면과 연속 접촉하여 연소실(11)의 일부를 구성하는 원추면(12a)를 구비하고 있다. 또한 연소실(11)의 하단에는 연소가스출구(25)가 일체로 연속 접속되어 있다.
다음에 이 실시형태의 배기가스처리용 연소기의 동작에 관하여 설명한다. 먼저, 보조연소가스(B)는 보조연소가스실(21)내로 유도되어 원통체(12)의 안둘레면에 설치된 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터 불꽃유지부(15)를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출한다. 그리고 도시 생략한 착화원에 의하여 점화되면, 원통체(12)의 안둘레면에 선회불꽃을 형성한다. 여기서 보조연소가스(B)는 선회불꽃을 형성하고, 선회불꽃은 넓은 당량비의 범위에 걸쳐 안정되게 연소할 수 있는 특징을 구비하고 있다. 즉 강하게 선회하고 있기 때문에 불꽃 서로에게 열과 래디컬을 공급하여, 불꽃유지성이 높아진다. 그리고 통상이면 미연가스를 발생하거나 불꽃이 꺼지는 것 같은 작은 당량비에 있어서도 미연가스를 발생하는 일 없이, 또 당량비 1 부근에 있어서도 진동연소를 유발하는 일 없이 안정되게 연소할 수 있다. 한편 배기가스실(20)내로 유도되어 유지된 처리해야 할 배기가스(A)는 바닥벽(14)의 하면에 개구하는 배기가스용 불꽃구멍(22)으로부터 불꽃유지부(15)를 향하여 분출한다. 이와 같이 하면, 이 배기가스(A)는 보조연소가스(B)의 선회불꽃과 혼합하여 연소되며, 이때 보조연소가스(B)가 일방향으로 강하게 선회하도록 분출되기 때문에, 보조연소가스(B)의 모두가 불꽃과 충분히 혼합되어 배기가스의 연소분해효율은 매우 높아진다.
또 상기 공기분사노즐(34)로부터 불꽃유지부(15)내로 분사된 공기는 다음과 같이 작용한다. 즉 본 발명자 등의 연구에 의하여 선회불꽃은 원통체(12) 및 보조연소용 가스실(21)내의 보조연소가스(B)를 과열하는 것을 알 수 있었다. 즉 안정된 연소를 계속하기 위해서는 원통체(12)의 구성재료의 내열온도를 넘지 않도록 냉각할 필요가 있으며, 또 보조연소가스(B)를 그 발화온도를 넘는 온도이상으로 과열하면, 보조연소가스에 산화제가 함유되어 있는 경우에는 보조연소용 가스실(21)내에서 연소를 개시하는 경우가 있기 때문에, 그 발화온도를 넘지 않도록 냉각할 필요가 있다. 이 때문에 보조연소가스용 불꽃구멍(23)의 상류에 설치한 공기분사노즐(34)로부터 연소실(11)내로 분사된 공기는 불꽃유지부(15)를 선회하여 둘레벽 (13)을 냉각한다. 그리고 둘레벽(13)의 냉각을 거쳐 보조연소가스(B)도 또 냉각한다. 이와 같이 하여 안정된 연소를 계속하는 작용을 한다. 또 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터의 불꽃은 선회하여 분사되며, 공기분사노즐(34)로부터 분사된 공기도 선회하고 있기 때문에, 이 공기류가 불꽃과 혼합하여 불꽃의 선회류를 한층 가속하여 강한 선회류를 형성한다. 선회불꽃을 형성하면 선회 중심부의 기류의 압력이 저하하여 중심부에 불꽃의 앞쪽으로부터 배기가스용 불꽃구멍(22) 및 보조연소가스용 불꽃구멍(23)을 향하여 역류하는 자기순환류가 발생하고, 이 순환류가 불꽃구멍부터의 불꽃 및 연소가스와 혼합하여 NOx의 생성을 억제한다.
또 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터의 불꽃은 강하게 선회하고 있으나, 이 선회류가 실란가스 등이 연소하여 생성되는 실리카(SiO2)가 배기가스용 불꽃구멍 (22) 및 보조연소가스용 불꽃구멍(23)에 부착되는 것을 방지하는 작용을 한다. 즉 실란(SiH4) 등이 연소하면, 분말형상의 실리카(SiO2)가 생성되고, 이 실리카(SiO2)가 배기가스용 불꽃구멍(22)이나 보조연소가스용 불꽃구멍(23)의 부근에 부착되면 보조연소가스(B)나 배기가스(A)의 분출량을 줄이거나, 분출방향을 바꾸어 분출을 불안정하게 하는 일이 있다. 이와 같은 상황이 되면, 가스의 분출이 정정되지 않아 안정된 연소가 불가능하게 된다. 본 실시형태에 있어서는 보조연소가스용 불꽃구멍(23)의 선회불꽃이 있기 때문에, 이 선회불꽃에 의하여 배기가스용 불꽃구멍 (22) 및 보조연소가스용 불꽃구멍(23)의 선단부에도 빠른 흐름이 발생하고, 이 흐름이 각 불꽃구멍(22, 23)의 선단부를 클리닝하는 작용을 하여 생성된 분말형상의 실리카(SiO2)가 불꽃구멍(22, 23)의 선단부에 부착되는 것을 방지하는 작용을 한다. 이 효과는 공기분사노즐(34)로부터의 선회공기류가 있음으로써, 한층 현저해진다.
또한 이 효과는 각 불꽃구멍(22, 23)의 선단부만에 그치지 않는다. 즉 불꽃이 연소실(11)내부에서 선회하고 있기 때문에, 연소실(11)의 벽표면에도 빠른 흐름이 발생하고, 연소실(11)의 벽을 클리닝하여 이 표면에 부착된 실리카(SiO2)를 제거하는 작용을 한다. 이와 같이 선회류에 의하여 불꽃구멍(22, 23)의 표면 및 연소실(11)의 벽면에 부착된 실리카(SiO2)를 셀프클리닝함으로써, 이 표면에 부착된 실리카(SiO2)를 제거하는 작용을 한다.
또 공급할 보조연소가스를 산화제를 함유한 예비혼합기로 하여 이 예비혼합기의 연료가스에 대한 산화제의 혼합비를 화학량론치로 구하는 산화제혼합비보다 적게 한 연료과농도 예비혼합기로 하고, 이것을 불꽃구멍(23)으로부터 선회분사하여 불꽃유지부 내부에 1차선회류 환원불꽃을 형성한다. 이 환원불꽃과 노즐(22)로부터의 배기가스(A)를 접촉시키고, 배기가스 특히 할로겐계의 배기가스를 환원분해한다. 다음에 상류의 공기분사노즐(34)로부터 분사하는 공기로부터 화학량론치 이상의 충분한 산소를 주어 산소과잉 상태로 하여 2차산화불꽃을 형성한다. 이 산화불꽃에 의하여 배기가스를 산화분해한다. 그리고 배기가스는 환원불꽃과 산화불꽃의 2단의 불꽃에 노출되어 불꽃과의 접촉시간을 길게 하여 고온체류시간을 연장시킬 수 있다. 여기서 할로겐계의 배기가스는 분위기온도를 높게 하여, 그 상태를 길게 유지하면 분해할 수 있는 특성이 있다. 이와 같이 배기가스는 산화·환원이 다른 2단의 불꽃에 노출되고, 또한 불꽃에 의한 고온상태를 연장함으로써 배기가스, 특히 할로겐계의 가스를 완전하게 분해할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제 7 실시형태를 나타내는 것이다. 이는 제 6 실시형태에 있어서, 원통체(12)의 내경과 연소실(11)의 내경을 대략 동일하게 하여 구성한 것이다. 원통체의 둘레벽(13)과 연소실(10)의 측면을 접속하는 원추면을 단순한 원통면(12b)으로 한 것이다. 이와 같이 구성함으로써 선회류의 선회지름이 출구까지 대략 동일하게 되어, 불꽃유지부로부터 연소실 출구까지 양호한 선회류를 유지할 수 있고, 흐름의 정체영역을 없애고 분말형상 실리카(SiO2)의 벽면에 대한 부착을 대폭 저감할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제 8 실시형태를 나타내는 것이다. 상기 원통체 (12)의 둘레벽(13)으로부터 연장되어 연소실(11)의 측면과 연속 접촉하여 연소실 (11)의 일부를 구성하는 원추면(12a)의 안쪽에는 2차연소용 공기(D)를 유지하여 유도하는 공기실(35)이 설치되어 있다. 그리고 원추면(12a)에는 상기 공기실(35)로부터 연장되어 연소실(11)를 향하여 개구하는 복수의 2차연소용 공기분사노즐(36)이 설치되어 있다. 2차연소용 공기분사노즐은 불꽃유지부 하단부근으로 개구하더라도 좋다. 또 연소실(11)의 하단에는 연소가스출구(25)가 일체로 연속 접촉되어 있다.
다음에 이 실시형태의 동작에 관하여 설명한다.
공급할 보조연소가스(B)를 예비혼합기로서 연료가스에 대한 산화제의 혼합비를 화학량론치로 구하는 산화제혼합비보다 적게 한 연료과농도의 과농도혼합기로 하여 불꽃유지부 내부에 1차선회류 환원불꽃을 형성한다. 다음에 상류의 공기분사노즐 (34) 및 하류에 설치한 2차연소용 공기분사노즐(36)로부터 분사하는 공기로부터 화학량론치 이상의 충분한 산소를 주어 산화과잉상태로 하고 2차산화불꽃을 형성한다. 여기서 2차연소용 공기가 불꽃유지부 하류의 공기분사노즐(36)로부터도 주어짐으로써 2차산화불꽃은 불꽃유지부 하류로 길게 형성되고, 고온영역을 아래쪽으로 확대하여 배기가스의 고온정체시간을 더욱 연장할 수 있다. 이와 같이 배기가스는 산화·환원이 다른 2단의 불꽃에 노출되고, 또한 불꽃에 의한 고온상태를 더욱 연장시킴으로써 배기가스, 특히 할로겐계의 가스를 완전하게 분해할 수 있다. 이 경우는 2차연소용 공기분사노즐(36)로부터도 공기를 분사하여 2차불꽃을 형성한 것이다. 여기서 2차공기분사노즐은 불꽃유지부를 향하여 선회류를 형성하도록 분사하는 것이 바람직하며, 본 실시형태와 같이 아래쪽을 향하여도 좋다. 또 중심방향을 향하여 분사하여 환원불꽃에 의한 1차연소후의 배기가스와의 사이에 흩어짐을 일으켜 혼합하도록 하여도 좋다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 제 9 실시형태를 나타내는 것이다. 이것은 제 8 실시형태에 대하여 원통체(12)의 내경과 연소실(11)의 내경을 대략 동일하게 하고, 정확하게는 연소실(11)의 내경을 원통체(12)의 내경보다도 약간 크게 한 것이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 제 10 실시형태를 나타내는 것이다. 이것은 제 9 실시형태에 있어서, 제 7 실시형태와 같이 원통체(12)의 내경과 연소실(11)의 내경을 완전히 동일하게 하여 원통체의 둘레벽과 연소실의 측면을 접속하는 원추면을 원통면(12b)으로 한 것이다. 이 경우 2차연소용 공기분사노즐(36)은 공기실(35)로부터 연장되어 연소실(11)를 향하여 원통면(12b)으로 개구하여 설치되어 있다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 제 11 실시형태를 나타내는 것이다. 이것은 제 8 실시형태에 있어서 보조연소가스용 불꽃구멍(23)을 불꽃유지부(15)의 비스듬하게 하류를 향하여 보조연소가스(B)를 선회류를 형성하여 분출하도록 구성한 것이다. 이에 따라 보조연소가스용 불꽃구멍(23)으로부터 분출된 불꽃은 불꽃유지부의 하류를 향하여 나선형상의 선회류를 형성한다. 따라서 선회류가 원통체(12)의 둘레벽 안쪽을 흐를 때의 선회길이가 보조연소가스를 제 8 실시형태와 같이 수평으로 분출한 경우보다도 짧아지고, 불꽃이 원통둘레벽을 가열하는 영역이 좁아져 선회류에 의한 상기 둘레벽의 가열과 온도상승이 억제된다. 이에 따라 원통체구성재료의 내열수명을 연장시킬 수 있다. 또 공기분사노즐(34)로부터의 냉각공기량을 적게 할 수 있어, 냉각에 의한 불꽃온도의 저하를 억제하고, 고온상태를 유지하여 할로겐계의 배기가스의 분해효율을 향상할 수 있다. 한편, 이 실시형태와 같이, 보조연소가스용 불꽃구멍을 비스듬하게 하류를 향하여 선회류를 형성하여 분출하도록 구성하는 것은, 제 1내지 제 l0 실시형태에 적용하여도 좋음은 물론이다.
또 상기 각 실시형태에 있어서, 연소기를 형성하는 재료로서는 세라믹스나 내열금속재가 가장 적합하다. 또 불꽃은 위쪽으로부터 아래쪽으로 분출하는 예를 나타내고 있으나, 수평방향으로 분출되도록 한 불꽃에 적용하여도 좋다. 또 보조연소가스로서는 수소와 산소의 예비혼합기에 한정되는 일 없이, 수소, 도시가스 및 LPG 등의 연료가스, 또는 도시가스, LPG와 산소, 공기 또는 산소부화공기와의 예비혼합기이더라도 좋음은 물론이다.
또 상기 각 실시형태에 있어서는, 원통형상의 것에 적용한 예를 나타내고 있으나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 사각형 등의 다각형상의 것에 적용하여도 좋음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 측면에 의하면, 보조연소가스를 일방향으로 선회류를 만들어내도록 불꽃유지부를 향하여 분출함으로써, 보조연소가스의 불꽃과 처리대상물인 배기가스와의 혼합을 높여, 배기가스를 고효율하에서 연소분해할 수 있다. 또한 선회불꽃을 형성하여 연소함으로써 실란연소후의 실리카 (SiO2)가 불꽃구멍 근방에 부착되는 것을 방지하여, 배기가스를 안정적으로 연소처리함과 동시에, 연소실의 벽면에 부착되는 실리카(SiO2)도 선회류에 의하여 제거할 수 있다.
또 보조연소가스로서 예비혼합기를 사용하여 예비혼합연소를 행함으로써, 저당량비하에서 저 NOx연소를 행할 수 있다.
또 공기분사노즐을 설치하고, 이 분사노즐로부터 분사되는 공기가 연소실내부에서 선회류를 형성하도록 함으로써, 연소실벽에 부착되는 실리카(SiO2)를 더욱 효과적으로 제거하여 클리닝을 위한 메인티넌스기간을 연장할 수 있다.
또 바닥벽에 상기 불꽃유지부를 향하여 1차공기를 분사하는 1차공기 분사노즐을 설치함으로써, 연소성을 개선함과 동시에, 불꽃유지부를 구획구성하는 내외벽의 표면에 부착되는 실리카(SiO2)를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
또 연소실의 내경과 불꽃유지부 둘레벽의 내경을 대략 동일하게 함으로써, 흐름의 정체영역을 없애고 분말형상의 실리카(SiO2)를 불꽃유지부 또는 연소실내벽에 한층 부착되기 어렵게 할 수 있다.
또 환원불꽃·산화불꽃을 형성하여 그 안쪽으로부터 배기가스를 통과시킴으로써 배기가스를 환원분해하고, 계속해서 산화분해할 수 있다. 이에 따라 비교적 소형의 장치로 또한 막대한 에너지의 소비를 필요로 하는 일 없이, 유해한 배기가스를 무해화할 수 있다.
또 본 발명의 다른 측면에 의하면, 바닥벽에 가까운 불꽃유지부 둘레벽에 설치한 공기분사노즐로부터 분사되는 공기가 불꽃유지부에서 선회류를 형성하도록 함으로써, 상기 효과에 더하여 원통체 및 보조연소가스실내의 보조연소가스를 냉각하여 안정연소를 계속할 수 있다. 또 불꽃의 선회류를 가속하여, 실란연소후의 실리카 (SiO2)가 불꽃구멍 근방에 부착되는 것을 방지하여 안정연소를 계속하고, 원통체 둘레벽이나 연소실벽에 부착되는 실리카(SiO2)를 더욱 효과적으로 제거하여 클리닝을 위한 메인티넌스기간을 연장할 수 있다.
그리고 2차연소용 공기분사노즐을 불꽃유지부의 하단부 부근 또는 하류에 설치함으로써, 2차불꽃을 불꽃유지부 하류에 형성하고, 고온체류영역을 확대하여 할로겐계의 분해효율을 향상할 수 있다.
또한 보조연소가스용 불꽃구멍을 불꽃유지부의 비스듬하게 하류를 향하여 보조연소가스를 나선형상으로 분출하도록 구성함으로써 원통체의 가열 및 온도상승을 억제하여 내열수명을 연장함과 동시에, 상기 공기분사노즐로부터의 냉각공기량을 적게 할 수 있어 할로겐계의 배기가스의 분해효율을 향상할 수 있다.

Claims (12)

  1. 연소실에 면하여 둘레벽으로 둘러싸이고 바닥벽으로 폐색시킨 불꽃유지부를 설치하고, 상기 둘레벽에 보조연소가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출하는 보조연소가스용 불꽃구멍을, 상기 바닥벽에 배기가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 분출하는 배기가스용 불꽃구멍을 각각 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 둘레벽을 원통체의 안둘레면으로 구성한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 연소실을 구성하는 벽면에 상기 연소실의 내부에 공기를 분사하는 공기분사노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공기분사노즐을 상기 분사노즐로부터 분사되는 공기가 연소실내부에 선회류를 형성하도록 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥벽에 상기 불꽃유지부를 향하여 1차공기를 분사하는 1차공기 분사노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소실의 내경과 불꽃유지부 둘레벽의 내경을 거의 동일하게 한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조연소가스의 불꽃구멍 보다 하류의 불꽃유지부 둘레벽에 2차연소용공기구멍을 설치하고, 1차연소 환원불꽃과 상기 공기에 의한 2차연소 산화불꽃을 형성하여 배기가스를 분해하는 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  8. 연소실에 면하여 둘레벽으로 둘러싸이고 바닥벽으로 폐색시킨 불꽃유지부를 설치하고, 상기 바닥벽에 배기가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 분출하는 배기가스용 불꽃구멍을 설치하고, 상기 바닥벽에 가까운 불꽃유지부 둘레벽에 선회류를 만들어내도록 분출하는 공기분사노즐을 설치하고, 상기 바닥벽으로부터 떨어진 불꽃유지부 둘레벽에 연료가스 또는 예비혼합기 등의 보조연소가스를 상기 불꽃유지부를 향하여 선회류를 만들어내도록 분출하는 보조연소가스용 불꽃구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 보조연소가스가 화학량론치보다 많은 연료가스를 함유하는 과농도 예비혼합기인 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  10. 제 1항 또는 제 8, 9항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 불꽃유지부 둘레벽으로부터 연장되어 연소실을 구성하는 벽면 또는 불꽃유지부 하단부근의 둘레벽면에 2차연소용 공기분사노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  11. 제 8항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소실의 내경과 불꽃유지부 둘레벽의 내경을 거의 동일하게 한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
  12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조연소가스용 불꽃구멍을 비스듬하게 하류를 향하여 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스처리용 연소기.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040032262A (ko) * 2002-10-08 2004-04-17 주식회사 태양테크 공정 폐가스 연소용 가스버너
KR20040034809A (ko) * 2002-10-17 2004-04-29 (주)한진섬유 폐기물 2차 연소장치
KR100504390B1 (ko) * 2002-11-18 2005-07-27 한국에너지기술연구원 저열량 가스의 선회 연소장치
KR100704217B1 (ko) * 2004-06-07 2007-04-09 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 반응하여 고체 생성물을 형성할 수 있는 기체를 연소시키기위한 버너 및 방법
KR100786939B1 (ko) * 2005-06-23 2007-12-17 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 신선성 및 피로특성이 우수한 강선재 및 그 제조방법
KR100800978B1 (ko) * 2007-03-26 2008-02-11 주식회사 애드플라텍 질소산화물과 일산화탄소 처리를 위한 재연소로 및 재연소방법
KR100860320B1 (ko) * 2002-08-31 2008-09-26 주식회사 포스코 제철소의 부생가스 연소용 버너장치
KR20140118898A (ko) * 2013-03-28 2014-10-08 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 제해 기능 부가 진공 펌프

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4066107B2 (ja) * 1997-11-21 2008-03-26 株式会社荏原製作所 排ガス処理用燃焼器
WO2000032990A1 (fr) * 1998-12-01 2000-06-08 Ebara Corporation Dispositif de traitement des gaz d'echappement
KR100729253B1 (ko) 1999-11-02 2007-06-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 배기가스처리용 연소기
US6908297B2 (en) * 2000-05-26 2005-06-21 Rohm And Haas Company Hydrogen-fueled flare system
JP2001355820A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 排ガスの処理方法および処理装置
DE10029912A1 (de) * 2000-06-17 2001-12-20 Kunkel Klaus Verfahren zur Energieerzeugung
US20040028590A1 (en) * 2000-08-22 2004-02-12 Takeshi Tsuji Method and device for combustion type exhaust gas treatment
DE10045322C2 (de) * 2000-09-12 2002-07-18 Messer Griesheim Gmbh Zerstäubungsbrenner für die thermische Spaltung von schwefelhaltigem Reststoff
WO2003085321A1 (de) * 2002-04-11 2003-10-16 DAS-Dünnschicht Anlagen Systeme GmbH Dresden Einrichtung zur reinigung von abgasen mit fluorhaltigen verbindungen in einem verbrennungsreaktor mit niedriger stickoxidemission
DE10304489B4 (de) 2002-04-11 2014-07-31 Das Environmental Expert Gmbh Einrichtung zur Reinigung von Abgasen mit fluorhaltigen Verbindungen in einem Verbrennungsreaktor mit niedriger Stickoxidemission
DE10342498B4 (de) * 2003-09-12 2006-07-13 Centrotherm Elektrische Anlagen Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung für die thermische Abgasreinigung
US20050186941A1 (en) * 2004-02-10 2005-08-25 General Motors Corporation Verification of telematic unit in fail to voice situation
GB0417378D0 (en) * 2004-08-04 2004-09-08 Boc Group Plc Gas abatement
US7736599B2 (en) 2004-11-12 2010-06-15 Applied Materials, Inc. Reactor design to reduce particle deposition during process abatement
JP4619798B2 (ja) * 2005-01-14 2011-01-26 日本パイオニクス株式会社 有害ガスの浄化装置
JP5102217B2 (ja) 2005-10-31 2012-12-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プロセス削減反応器
KR100650277B1 (ko) 2005-11-09 2006-11-27 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 폐가스 정화처리장치에 사용하는 버너조립체의 챔버구조
US8591819B2 (en) 2006-12-05 2013-11-26 Ebara Corporation Combustion-type exhaust gas treatment apparatus
US7520743B1 (en) 2007-01-02 2009-04-21 Chemical Applications And Engineering, Inc. Method and apparatus to reduce a venting of raw natural gas emissions
FR2915989B1 (fr) * 2007-05-10 2011-05-20 Saint Gobain Emballage Injecteur mixte a bas nox
JP5568223B2 (ja) * 2008-07-03 2014-08-06 岩谷瓦斯株式会社 排ガスの燃焼式除害装置
JP5659491B2 (ja) * 2009-01-30 2015-01-28 セントラル硝子株式会社 フッ素ガス発生装置を含む半導体製造設備
EP2264370B1 (de) * 2009-06-16 2012-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Brenneranordnung für eine Verfeuerungsanlage zum Verfeuern fluidischer Brennstoffe und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brenneranordnung
WO2013018576A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 エドワーズ株式会社 排ガス燃焼装置
KR101406065B1 (ko) * 2012-03-16 2014-07-01 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 선회류 예혼합 저공해 연소장치
KR101435371B1 (ko) 2012-10-16 2014-08-29 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 CO, NOx 개별 제어 방식을 이용한 저공해 연소방법
GB2516267B (en) * 2013-07-17 2016-08-17 Edwards Ltd Head assembly
CN105509071B (zh) * 2015-12-23 2018-09-14 科洋环境工程（上海）有限公司 一种用于处理废气废液的工业燃烧炉及处理方法
KR102295177B1 (ko) * 2017-07-07 2021-08-27 에스아이더블유 엔지니어링 피티이. 엘티디. 가스 오염물의 분해 및 산화를 위한 장치 및 시스템

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1656907A (en) * 1923-03-05 1928-01-24 Bansen Hugo Gas burner
US3577728A (en) * 1969-03-19 1971-05-04 Joe W Von Brimer Exhaust gas processing system
GB1274637A (en) * 1969-03-27 1972-05-17 Zink Co John Process for disposal of oxides of nitrogen
US3898317A (en) * 1972-07-24 1975-08-05 Midland Ross Corp Method for incinerating flue gases
US4198384A (en) * 1975-12-29 1980-04-15 James G. Brown & Associates, Inc. Multistage incineration of halogenated hydrocarbon containing waste streams
US4154567A (en) * 1977-01-07 1979-05-15 Continental Carbon Company Method and apparatus for the combustion of waste gases
JPS55158436U (ko) * 1979-05-04 1980-11-14
JPS6053809B2 (ja) * 1981-06-26 1985-11-27 経久 松岡 ガス安全燃焼装置
FR2513742A1 (fr) 1981-09-30 1983-04-01 Air Prod & Chem Bruleur pour bruler des matieres plastiques en particules
JPS58108322A (ja) * 1981-12-02 1983-06-28 ミツドランド−ロス・コ−ポレ−シヨン ガスバ−ナ−
US4483832A (en) * 1982-03-30 1984-11-20 Phillips Petroleum Company Recovery of heat values from vitiated gaseous mixtures
JPS5915817A (ja) 1982-07-20 1984-01-26 Shisaka Kenkyusho:Kk 鉛直オリフイス流量計
JPS5915718A (ja) 1982-07-20 1984-01-26 Okonogi Kiyoshi 特殊バ−ナ−
US4627388A (en) * 1985-07-22 1986-12-09 The Dow Chemical Company Combustion of halogenated hydrocarbons with heat recovery
US5009174A (en) * 1985-12-02 1991-04-23 Exxon Research And Engineering Company Acid gas burner
US4801437A (en) 1985-12-04 1989-01-31 Japan Oxygen Co., Ltd. Process for treating combustible exhaust gases containing silane and the like
US4661056A (en) 1986-03-14 1987-04-28 American Hoechst Corporation Turbulent incineration of combustible materials supplied in low pressure laminar flow
US4913069A (en) * 1989-03-17 1990-04-03 Surface Combustion, Inc. Batch pyrolysis system
US5022332A (en) * 1990-08-15 1991-06-11 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Combustion method for improved endothermic dissociation
US5236350A (en) 1991-11-15 1993-08-17 Maxon Corporation Cyclonic combuster nozzle assembly
EP0605041B1 (en) * 1992-12-29 1997-04-09 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO Arrangement and method for thermal destruction of acid substances in flue gases
US5510093A (en) 1994-07-25 1996-04-23 Alzeta Corporation Combustive destruction of halogenated compounds
JP3453012B2 (ja) * 1995-07-21 2003-10-06 大陽東洋酸素株式会社 排ガス処理用燃焼ノズル
JPH11153303A (ja) 1997-11-21 1999-06-08 Ebara Corp ２段燃焼器
JP4066107B2 (ja) * 1997-11-21 2008-03-26 株式会社荏原製作所 排ガス処理用燃焼器
KR100729253B1 (ko) 1999-11-02 2007-06-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 배기가스처리용 연소기
US6948929B2 (en) 2000-10-02 2005-09-27 Ebara Corporation Combustion type waste gas treatment system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100860320B1 (ko) * 2002-08-31 2008-09-26 주식회사 포스코 제철소의 부생가스 연소용 버너장치
KR20040032262A (ko) * 2002-10-08 2004-04-17 주식회사 태양테크 공정 폐가스 연소용 가스버너
KR20040034809A (ko) * 2002-10-17 2004-04-29 (주)한진섬유 폐기물 2차 연소장치
KR100504390B1 (ko) * 2002-11-18 2005-07-27 한국에너지기술연구원 저열량 가스의 선회 연소장치
KR100704217B1 (ko) * 2004-06-07 2007-04-09 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 반응하여 고체 생성물을 형성할 수 있는 기체를 연소시키기위한 버너 및 방법
KR100786939B1 (ko) * 2005-06-23 2007-12-17 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 신선성 및 피로특성이 우수한 강선재 및 그 제조방법
KR100800978B1 (ko) * 2007-03-26 2008-02-11 주식회사 애드플라텍 질소산화물과 일산화탄소 처리를 위한 재연소로 및 재연소방법
KR20140118898A (ko) * 2013-03-28 2014-10-08 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 제해 기능 부가 진공 펌프

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