KR20020082567A - 가스 세정장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 부품의 제조공정 또는 각종 산업 현장에서 발생되어지는 인체에 유해한 가연성 및 수용성 폐(廢)가스를 동시에 분해처리하도록 습식 및 버닝타입 가스 스크러버를 조합함으로써 대기중에 청정공기를 방출시키는 가스 세정장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 제 1 덕트를 통해 유입되는 폐가스를 우회하도록 공급하는 폐가스 공급관; 공급된 폐가스에 와류를 발생시키도록 다수개의 코일이 형성되고, 와류된 폐가스에 분사노즐을 통해 수분을 분사시켜 수용성가스를 분해시키는 제 1 습식챔버; 상기 제 1 습식챔버에 제 2 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 1 습식챔버에서 분해되고 남은 폐가스가 공급되어 공기 및 질소가스를 공급하여 와류를 발생시켜 잘 혼합되도록 입구측에 설치되는 공급관과, 이 혼합한 가스에 점화플러그로 점화시켜 가연성가스를 연소시키는 히터를 갖는 버닝챔버; 상기 버닝챔버와 연통되게 연결되며, 상기 버닝챔버에서 연소된 산화가스의 파우더를 축적되지 않도록 분사수를 와류시키도록 하여 산화가스 파우더를 세척하는 노즐이 하부에 형성된 원추형관; 상기 원추형관에 제 3 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 제 1 습식챔버에서 분해되지 않은 수용성가스에 와류를 발생시키도록 다수개의 코일이 형성되고, 와류된 수용성가스에 분사노즐을 통해 수분을 분사시켜 수용성가스를 분해시키는 재차 분해시키는 제 2 습식챔버; 및 상기 제 2 습식챔버에 제 4 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 2 습식챔버를 통과하는 가스와 수분이 우회되도록 공급되며, 이중관으로 되어 있어 차가운 질소가스를 외부관에 공급하여 수분을 응고시켜 정화된 공기만 대기중으로 방출시키는 배출구가 형성된 응결관을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 세정장치를 제공한다.
이로 인해, 버닝타입과 습식타입 가스 스크러버를 조합함으로써 구조 간단화로 인해 원가비용을 대폭적으로 줄이며, 와류를 발생시킴으로써 공기와 가연성가스를 잘 혼합시켜 연소시킴으로써 가연성가스를 완전연소할 수 있어 청정효과를 높인다. 또한, 버닝챔버에서 연소된 산화가스의 파우더를 쉽게 제거할 수 있어 막힘에 의한 고장을 방지할 수 있다.

Description

가스 세정장치{gas scrubber device}
본 발명은 가스 세정장치(gas scrubber device)에 관한 것으로, 특히, 반도체 부품의 제조공정 또는 각종 산업현장에서 발생되어지는 인체에 유해한 가연성 및 수용성 폐(廢)가스를 동시에 청정(淸淨)공기로 정화시킨후 대기중으로 방출시키는 가스 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 부품의 제조공정, 각종 산업 현장에서 발생되어 배출되는 폐가스가 소정농도 이하로서 정화되지 않은 상태로 대기중으로 방출되는 경우 심각한 대기 및 환경오염을 초래하게 되므로, 이러한 폐가스는 가스 스크러버방식을 이용하여 세정하고 있다.
이때, 가스 스크러버는 여러 가지의 유해가스중 수용성 가스들을 물에 용해시켜 처리하는 습식타입(wet type gas scrubber), 가연성 가스를 연소시켜 처리하는 버닝타입(burning type gas scrubber), 히터에 의해 폐가스를 직접 산화시키며,산화가스에 살수기를 이용하여 분사시킴에 따라 산화가스에 함유된 파우더(power)를 분리시키는 습식 및 버닝타입, 흡착제를 이용하여 VAN DER WAALS의 힘으로 유해한 가스를 제거하는 흡착방식, 촉매방식 등이 사용되어지고 있다.
그러나, 전술한 버닝타입은 히터에 의해 가연성 폐가스를 산화시킨후, 살수기로부터 분사되는 분사수에 의해 산화가스의 파우더와 결합하는 공정에 의해 폐가스를 정화시킨다. 이때, 산화가스의 파우더가 축적되어 굳어버리기 때문에 배관의 막힘을 가져온다. 따라서, 산화가스의 파우더가 축적되지 않도록 하여 막힘을 방지하는 장치가 요구되었다. 또한, 습식타입은 수용성 폐가스를 분사수에 의해 용해시키게 되는데, 완전용해가 이루어지지 않기 때문에, 이로 인해, 대기중으로 방출되는 공기중에 인체에 유해한 오염물질이 포함되는 문제점을 갖게 된다. 따라서, 수용성 폐가스를 분사수에 의한 완전용해를 통해 완전분해처리하는 정화시스템이 요구되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 반도체 부품의 제조공정 또는 각종 제조산업 현장에서 발생되어지는 가연성 및 수용성 폐가스를 동시에 정화시킬 수 있는 습식 및 버닝 타입 가스 스크러버를 조합함으로써 구조 간단화로 인해 원가비용을 대폭적으로 줄이며, 폐가스에 와류를 발생시킴으로써 청정효과를 높이고 버닝챔버의 산화가스 파우더의 막힘을 방지하는 가스 세정장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 세정장치의 전체구성을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습식챔버의 A-A 단면도.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버닝챔버 입구측의 공급관을 나타낸 확대도.
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버닝챔버 공급관의 확대단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버닝챔버에서 히터를 나타내는 확대단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원추형관을 나타내는 확대단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 응결관을 나타낸 확대단면도.
<도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명>
1: 제 1 덕트(duct)2: 폐가스 공급관
3: 제 1 습식챔버4',4": 노즐
5: 와류발생수단 6: 제 2 덕트
7: 버닝챔버8: 점화플러그
9: 공급관10: 히터커버
11: 히터12: 히터봉
13: 원추형관14: 노즐
15: 제 3 덕트16: 제 2 습식챔버
17: 노즐18: 제 4 덕트
19: 응결관20: 배출구
21a, 21b, 21c: 탱크
상기한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명에 따르면, 제 1 덕트를 통해유입되는 폐가스를 우회하도록 공급하는 폐가스 공급관; 공급된 폐가스에 와류를 발생시키도록 다수개의 코일이 형성되고, 와류된 폐가스에 분사노즐을 통해 수분을 분사시켜 수용성가스를 분해시키는 제 1 습식챔버; 상기 제 1 습식챔버에 제 2 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 1 습식챔버에서 분해되고 남은 폐가스가 공급되어 공기 및 질소가스를 공급하여 와류를 발생시켜 잘 혼합되도록 입구측에 설치되는 공급관과, 이 혼합한 가스에 점화플러그로 점화시켜 가연성가스를 연소시키는 히터를 갖는 버닝챔버; 상기 버닝챔버와 연통되게 연결되며, 상기 버닝챔버에서 연소된 산화가스의 파우더를 축적되지 않도록 분사수를 와류시키도록 하여 산화가스 파우더를 세척하는 노즐이 하부에 형성된 원추형관; 상기 원추형관에 제 3 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 제 1 습식챔버에서 분해되지 않은 수용성가스에 와류를 발생시키도록 다수개의 코일이 형성되고, 와류된 수용성가스에 분사노즐을 통해 수분을 분사시켜 수용성가스를 분해시키는 재차 분해시키는 제 2 습식챔버; 및 상기 제 2 습식챔버에 제 4 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 2 습식챔버를 통과하는 가스와 수분이 우회되도록 공급되며, 이중관으로 되어 있어 차가운 질소가스를 외부관에 공급하여 수분을 응고시켜 정화된 공기만 대기중으로 방출시키는 배출구가 형성된 응결관을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 세정장치를 제공함에 의해 달성된다.
또한, 상기 공급관은, 질소와 공기를 따로 공급하여 와류를 발생할 수 있도록 하는 내,외측관의 이중관으로 형성되는 것이 바람직하다.
또, 상기 버닝챔버는, 내,외측관의 이중관으로 형성되는 환형의 히터커버;상기 히터커버의 내,외측관 사이에 내설되는 환형의 히터; 및 상기 히터내부 중앙에 형성되는 히터봉을 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명에 따른 가스 세정장치의 구성 및 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가스 세정장치의 전체구성을 나타내는 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가스 세정장치는 폐가스 공급관(2), 제 1 습식챔버(3), 버닝챔버(7), 제 2 습식챔버(16) 및 응결관(19)으로 이루어진다.
상기 폐가스 공급관(2)은 인체에 유해한 가연성 및 수용성 폐가스를 제 1 덕트(1)를 통해 유입되어 상기 제 1 습식챔버(3)로 공급한다. 이때, 우회되도록 폐가스를 공급하도록 하여 폐가스에 와류를 발생시키게 한다.
상기 제 1 습식챔버(wet chamber)(3)는, 폐가스 공급관(2)에서 와류된 폐가스가 유입된다. 유입된 폐가스는 상,하부에 설치된 노즐(4',4")을 통해 분사수가 분사되어 수용성 폐가스를 용해시키게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습식챔버의 A-A 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제 1 습식챔버(3) 내부에는 다수개의 코일형태로 된 와류발생수단(5)이 형성되어 있다. 상기 코일형태로된 와류발생수단(5)은 상기 폐가스 공급관(2)에서 유입되는 폐가스를 재차 와류시켜 노즐에서 분사되는 분사수와의 결합을 촉진시켜 수용성 폐가스의 용해를 쉽게 하는 역할을 한다.
상기 제 1 습식챔버(3) 하부에는 수용성 가스의 수용액이 필터를 거쳐 탱크(21a)로 낙하되도록 되어 있다.
상기 버닝챔버(7)는 상기 제 1 습식챔버(3)에 제 2 덕트(6)를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 1 습식챔버(3)에서 분해되고 남은 가연성 폐가스와 공기 및 질소가스를 동시에 공급하여 점화플러그(8)의 점화로 산화연소시킨다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버닝챔버 입구측의 공급관을 나타낸 확대도이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버닝챔버 공급관의 확대단면도이다. 도시된 바와 같이, 폐가스유입구(9a), 질소유입구(9b) 및 공기유입구(9c)가 각각 마련되어 각각의 가스가 유입되어 혼합되면서 와류를 발생되도록 형성되는 것을 나타낸다. 이 와류된 혼합가스는 공기가 잘 혼합되어 있기 때문에 완전연소를 실행시킬 수 있다. 또한, 가연성 폐가스에는 수소가 포함되어 있기 때문에 수소가 공기를 만나면 폭발의 위험이 있다. 따라서, 연소가 잘 되지 않는 질소가스를 혼합하여 폭발을 방지하는 역할을 하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버닝챔버에서 히터를 나타내는 확대단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 버닝챔버(7)에는 내,외측관의 이중관으로 형성되는 환형의 히터커버(10)와 상기 히터커버(10)의 내,외측관 사이에 내설되는 환형의 히터(11) 및 열이 잘 전달되도록 상기 히터(11) 내부 중앙에 형성되는 히터봉(12)을 구비하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원추형관을 나타내는 확대단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 버닝챔버(7)의 출구측에는 원추형관(13)으로 형성되어 있으며 "T"자형 덕트와 연결되어 있다. 또한, 노즐(14)은 원추형관(13)하부에 위치하며, 상향으로 비스듬히 설치되어 있다. 상기 노즐(14)은 물을 와류시켜 분사시키며, 산화가스의 파우더가 축적되지 않고 분사수에 의해 세척되도록 하는 역할을 한다. 또한 노즐(14)에서 분사된 물은 상기 제 1 습식챔버(3)에서 분해되지 않은 수용성 폐가스를 냉각시키는 역할을 한다.
상기 제 2 습식챔버(16)는 상기 원추형관(13)에 제 3 덕트(15)를 통하여 연통되게 연결되어 있다. 상기 제 2 습식챔버(16)에, 상기 버닝챔버(7) 출구측에서 산화가스의 파우더가 와류된 분사수와 결합되고 남은 고온(약 1000℃ 정도)의 상기 제 1 습식챔버(3)에서 분해되지 않은 수용성 폐가스가 유입된다. 이 유입된 폐가스는, 상부에 설치된 노즐(15)을 통해 분사수가 분사되어, 이 분사수와 결합되고, 냉각되면서 배출된다. 이때, 상기 제 1 습식챔버(3)와 마찬가지로 코일형태로된 와류발생수단(도 2참조)이 내부에 설치되어 있다. 또한, 제 2 습식챔버(16) 하부에는 상기 원추형관(13)에서 물과 결합된 부산물과 제 2 습식챔버에서 분해된 수용성 폐가스의 수용액이 필터를 거쳐 탱크(21b)로 낙하하도록 되어 있다.
상기 응결관(19)은 상기 제 2 습식챔버(16)에 제 4 덕트(18)를 통하여 연통되게 연결되어 있다. 응결관(19)은 상기 제 2 습식챔버(16)로부터 배출되는 정화된 가스와 물방울의 혼합체를 우회시켜 공급되도록 형성되어 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 응결관의 확대단면도이다. 도시된 바와 같이, 이중관으로 되어 있다. 응결관의 내부관(19a)에는 제2 습식챔버에서 배출되는 정화된 가스와 물방울의 혼합체가 공급되고, 외부관(19b)에는 차가운 질소가스가 와류되면서 제 2 습식챔버(14)로부터 배출되는 혼합체를 냉각시키도록 되어 있다. 이러한 구성으로 혼합체는 냉각되는데, 물방울은 응결되어서 응결관(19)의 하부에 설치된 탱크(21c)에 낙하시키도록 되어 있고, 정화된 가스는 소정온도(약 50℃ 정도)로 냉각시켜 응결관의 출구측에 마련된 배출구(20)에 설치된 환풍기(미도시됨)에 의해 배출되도록 되어 있다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가스 세정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반도체 부품 등의 제조공정 또는 각종 산업현장에서 배출되는 폭발성, 부식성, 질식성 등의 각종 폐가스가 제 1 덕트(1)를 따라 폐가스 공급관(2)을 거쳐 우회되고, 제 1 습식챔버(3)를 거쳐서 분사수에 의해 수용성 폐가스가 용해되어 탱크(21a)로 낙하된다. 이때, 폐가스는 우회되면서 와류가 발생되어 분사수와의 결합이 쉽게 된다. 또한, 제 1 습식챔버(3) 내부에 설치되어 있는 코일형태로된 와류발생수단(5)에 의해 폐가스가 재차 와류되면서 분사수와의 결합을 촉진시킨다. 다음, 제 1 습식챔버(3)를 거쳐 수용성 폐가스가 분해된 가연성 폐가스는 제 2 덕트(5)를 따라 버닝챔버(6)를 거쳐 점화플러그(8)의 점화로 산화연소되어 산화가스 및 파우더가 생성된다. 이때, 버닝챔버에 공급되는 가연성 폐가스는 버닝챔버(7) 입구측에 설치된 공급관(9)에 의해 질소와 공기를 와류를 발생시키면서 혼합되게 한다. 이 생성된 산화가스의 파우더는 버닝챔버(7)의 하부에 설치된 원추형관(13)에서 노즐(14)을 통해 와류되도록 분사되는 물과 결합하게 된다. 이때 원추형관(13)의 하부에 설치된 노즐(14)은 물을 와류되도록 분사시켜 산화가스 파우더의 축적을 방지하며 세척하는 역할을 한다. 다음, 제 3 덕트(15)에서는 원추형관(13)에서 물과 결합된 산화가스의 파우더는 탱크(21b)로 낙하되고 나머지 제 1 습식챔버(3)에서 분해되고 남은 수용성폐가스는 제 2 습식챔버(16)에서 분사수와 2 차 결합되어 탱크(21b)로 낙하되도록 되어 있다. 이때, 제 2 습식챔버(16)의 내부에는 제 1 습식챔버(3)와 마찬가지로 코일형태로된 와류발생수단(도 2참조)에 의해 와류되면서 분사수와의 결합을 촉진시킨다. 다음, 제 2 습식챔버(16)에서 배출된 정화된 가스와 수분의 혼합체는 제 4 덕트(18)를 통해 응결관(19)을 거치게 되는데, 여기서는 수분이 응결되고, 정화된 가스를 냉각시키게 된다. 이에 따라 응결된 수분은 탱크(21c)로 낙하되고, 냉각된 정화 가스는 응결관의 배출구(20)에 마련된 환풍기에 의해 대기중으로 배출된다. 탱크에 집수된 폐수는 폐수처리장으로 배출된다.
반도체 부품의 제조공정 또는 각종 제조산업 현장에서 발생되어지는 인체에 유해한 폐가스를 정화하는데 버닝타입과 습식타입 가스 스크러버를 조합함으로써 구조 간단화로 인해 원가비용을 대폭적으로 줄이며, 와류를 발생시킴으로써 공기와 가연성가스를 잘 혼합시켜 연소시킴으로써 가연성가스를 완전연소할 수 있어 청정효과를 높이며, 버닝챔버에서 연소된 산화가스의 파우더를 쉽게 제거할 수 있어 막힘에 의한 고장을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 제 1 덕트를 통해 유입되는 폐가스를 우회하도록 공급하는 폐가스 공급관;
    공급된 폐가스에 와류를 발생시키도록 다수개의 코일이 형성되고, 와류된 폐가스에 분사노즐을 통해 수분을 분사시켜 수용성가스를 분해시키는 제 1 습식챔버;
    상기 제 1 습식챔버에 제 2 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 1 습식챔버에서 분해되고 남은 폐가스가 공급되어 공기 및 질소가스를 공급하여 와류를 발생시켜 잘 혼합되도록 입구측에 설치되는 공급관과, 이 혼합한 가스에 점화플러그로 점화시켜 가연성가스를 연소시키는 히터를 갖는 버닝챔버;
    상기 버닝챔버와 연통되게 연결되며, 상기 버닝챔버에서 연소된 산화가스의 파우더를 축적되지 않도록 분사수를 와류시키도록 하여 산화가스 파우더를 세척하는 노즐이 하부에 형성된 원추형관;
    상기 원추형관에 제 3 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 공급된 폐가스에 와류를 발생시키도록 다수개의 코일이 형성되고, 제 1 습식챔버에서 분해되지 않은 수용성가스에 분사노즐을 통해 수분을 분사시켜 수용성가스를 분해시키는 재차 분해시키는 제 2 습식챔버; 및
    상기 제 2 습식챔버에 제 4 덕트를 통하여 연통되게 연결되며, 상기 제 2 습식챔버를 통과하는 가스와 수분이 우회되도록 공급되며, 이중관으로 되어 있어 차가운 질소가스를 외부관에 공급하여 수분을 응고시켜 정화된 공기만 대기중으로 방출시키는 배출구가 형성된 응결관을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급관은, 질소와 공기를 따로 공급하여 와류를 발생할 수 있도록 하는 내,외측관의 이중관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 세정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버닝챔버는,
    내,외측관의 이중관으로 형성되는 환형의 히터커버;
    상기 히터커버의 내,외측관 사이에 내설되는 환형의 히터; 및
    상기 히터내부 중앙에 형성되는 히터봉을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 세정장치.
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