KR20080052414A

KR20080052414A - 연소식배기가스처리장치

Info

Publication number: KR20080052414A
Application number: KR1020070124919A
Authority: KR
Inventors: 고타로 가와무라; 히로유키 아라이; 야스타카 무로가
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2008-06-11
Also published as: KR101375202B1; TW200835545A; CN101251259A; JP2008161861A; JP4937886B2; TWI406700B

Abstract

본 발명에 따른 연소식 배기가스처리장치는 가스를 무해하게 만들기 위하여 연소에 의해 유해한 배기가스를 처리하는 데 사용된다. 본 발명은 이러한 연소식 배기가스처리장치를 제공한다. 이 처리장치는 연소처리부, 냉각부 및 세척부를 포함한다. 상기 연소처리부는 배기가스처리연소기, 금속으로 제조되어 거친 내측면을 구비한 본체 및 상기 본체의 내측면 상에 수막을 형성하도록 되어 있는 수막형성기구를 포함한다. 상기 배기가스의 연소처리는 본체 내에서 행해진다.

Description

연소식배기가스처리장치{COMBUSTION-TYPE EXHAUST GAS TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 배기가스를 무해하게 만들기 위하여 연소에 의해, 예컨대 실란 가스(SiH₄) 또는 할로겐 가스(NF₃, ClF₃, SF₆, CHF₃, C₂F₆, CF₄ 등)를 함유하는 유해한 가연성 배기가스를 처리하기 위한 연소식 배기가스처리장치에 관한 것이다.

반도체제조장치는 예컨대 실란 가스(SiH₄) 또는 할로겐 가스(NF₃, ClF₃, SF₆, CHF₃, C₂F₆, CF₄)와 같은 유해한 가연성 배기가스를 포함하는 가스를 배출한다. 이러한 배기가스는 대기 속으로 배출될 수 없다. 따라서, 배기가스는 일반적으로 처리장치로 도입되어, 여기서 상기 배기가스를 무해하게 만들기 위하여 연소에 의해 산화된다. 널리 사용되는 이러한 타입의 처리 방법은, 일본특허공개공보 제11-218317호에 개시된 바와 같이, 배기가스가 불꽃(flame)에 의해 연소되는 노에서 불꽃을 형성하는 데 연소지원가스(combustion-supporting gas)가 사용되는 것이다.

반도체 산업 및 액정 산업에서 사용하기 위한 연소식 배기가스처리장치는 배기가스의 연소 처리의 부산물로서 대량의 먼지(주로 SiO₂)와 대량의 산성 가스를 배출시킬 가능성이 있다. 결과적으로, 처리부로부터의 먼지를 제거하기 위하여 정규 유지보수 작업이 요구되거나, 또는 연소처리실의 원통형 본체의 내측면에 부착되어 그 위에 퇴적된 먼지를 정규적으로 긁어내기 위하여 스크래퍼와 같은 추가 기구가 요구된다.

부착되어 퇴적된 먼지는 주로 SiO₂(이산화규소)로 이루어져 있다. 하지만, SiO₂이외에도, 상기 먼지는 그와 혼합된 독성 먼지를 가질 수도 있다. 상기 먼지는 0.1 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 범위에 있는 여러 직경을 가진다. 더욱이, 상기 먼지는 큰 블럭으로 존재할 수도 있다. 결과적으로, 먼지를 흡입하여 건강을 해치지 못하도록 먼지-제거 유지보수의 작업상 안정성을 보장할 필요가 있게 된다.

스크래핑 기구를 제공하는 경우, 구성요소의 수가 증가된다. 그 결과, 제품의 제조비용이 증가하고, 상기 스크래핑 기구의 교체도 정규적으로 필요하게 되어, 운영비가 증가하게 된다.

연소처리실 내의 연소가스의 온도는 대략 1700℃ 정도로 높기 때문에, 알루미나계 글래스 세라믹과 같은 내열성 재료가 상기 연소처리실을 둘러싸는 원통형 본체로 사용된다. 하지만, 연소처리실의 온도가 높고, 불소 또는 염소 가스가 존재한다면, 상기 원통형 본체의 내측면이 부식되어 마멸될 수도 있다. 그러므로, 원통형 본체를 정규적으로 교체할 필요가 있다. 이러한 고비용의 원통형 본체의 교체는 비용을 초래하고, 시간-소모형 유지보수를 필요로 한다.

본 발명은 상기 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 목적은 연소처리실을 둘러싸는 저렴한 본체용 재료를 사용할 수 있고, 상기 연소처리실의 내측면에 먼지가 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 연소처리실의 내측면이 부식성 가스에 의해 손상을 입는 것을 막을 수 있고, 시간-소모형 유지보수와 유지보수비용을 줄일 수 있는 연소식 배기가스처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 연소식 배기가스처리장치는, 배기가스에 대한 연소 처리를 행하기 위한 연소처리부, 상기 연소처리부에서 처리된 배기가스를 냉각하기 위한 냉각부 및 상기 연소 처리에 의해 생성되는 부산물을 제거하기 위하여 상기 배기가스를 물로 세척하기 위한 세척부를 포함한다. 상기 연소처리부는 배기가스처리연소기(exhaust-gas treatment combustor), 금속으로 제조되어 거친(roughened) 내측면을 구비한 본체 및 상기 본체의 상기 내측면 상에 수막을 형성하도록 되어 있는 수막형성기구를 포함한다. 상기 배기가스의 연소 처리는 상기 본체 내에서 행해진다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 거친 내측면을 구비한 금속 본체를 포함하는 연소식 배기가스처리장치를 제공하므로, 배기가스가 본체 내에서 연소에 의해 처리되게 된다. 상기 본체의 내측면 상에 형성되는 수막은 내수성 구조를 제공한다. 그러므로, 스테인리스강과 같은 저비용의 재료가 상기 본체를 형성하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 본체의 내측면 상에 형성되는 수막은 먼지를 세척할 수 있어, 본체의 내측면에 먼지가 들러붙는 것을 방지하게 된다. 나아가, 수막은 부식성 가스를 세척할 수 있으므로, 상기 본체의 내측면이 손상을 입지 않게 된다. 그 결과, 스테인리스강과 같은 저비용의 재료가 본체를 형성하는 데 사용될 수 있으므로, 상기 본체의 제조 비용 자체를 낮출 수 있게 된다. 또한, 시간-소모형 유지보수와 유지보수비용도 절감할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 설명하기로 한다. 도면에서, 동일한 기능 또는 구조를 갖는 구성요소 또는 요소들은 동일한 도면 부호들로 표시되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 배기가스처리장치의 연소처리부를 도시한 단면도이다. 상기 연소처리부(11)는 배기가스처리연소기(12)를 포함하여 이루어진다. 배기가스는 노즐(13)을 통해 공급된 후, 에어노즐(14)을 통해 공급되는 공기의 소용돌이류와 그리고 연소지원가스노즐(15)을 통해 공급되는 연소지원가스와 혼합된다. 상기 혼합물이 연소되어 불꽃(17)을 형성하게 된다. 원통형 본체(18)에 의해 둘러싸인 연소처리실(불꽃유지실)(19)이 상기 불꽃(17)의 하류에 제공된다. 배기가스의 연소 및 처리는 상기 연소처리실(19)에서 진행된다. 배기가스처리연소기(12)와 원통형 본체(18) 사이에 수류 플랜지(water-flow flange; 20)가 제공되어, 상기 원통형 본체(18)의 내측면을 따라 아래로 물이 유동하게 됨으로써, 상기 원통형 본체(18)의 내측면 상에 수막(A)을 형성하게 된다.

본 실시예에 있어서는, 원통형 본체(18)를 형성하는 데 스테인리스강이 사용된다. 상기 원통형 본체(18)의 내측면은 거친 표면(roughened surface)을 포함하여 이루어진다. 상기 원통형 본체(18)의 내측면이 거칠기 때문에, 상기 내측면의 젖음성(wettability)이 개선되므로, 균일한 수막이 그 전체로 상기 내측면 상에 형성될 수 있게 된다. 소수성 재료인 스테인리스강이 미러-피니쉬(mirror-finished) 내측면을 가진다면, 그 위에 물방울이 형성되기 쉽다. 이에 따라, 균일한 수막을 그 전체로 내측면 상에 형성하는 것이 어렵게 된다. 상기 원통형 본체(18)의 내측면은 그 전체로 거칠기 때문에, 워터 브레이크(water break)없이 원통형 본체(18)의 전체로 상기 내측면 상에 안정한 수막이 형성될 수 있다.

상기 거친 표면은 압축공기 또는 원심력을 이용하여 표면에 대해 고속으로 연마제(예컨대, 샌드 또는 글래스 비즈)를 분사하여 원하는 거칠기로 러프면을 형성하는 방법인 블라스팅(blasting)에 의해 형성될 수 있다. 상기 거친 표면은 툴의 수직방향-선형 운동과 워크피스의 공급 운동의 조합에 의해 워크피스를 스크래핑하는 스플라인법 또는 다수의 블레이드를 이용하는 컷팅(브로칭)과 같은 머시닝에 의해 형성될 수도 있다. 대안적으로, 상기 거친 표면은 피클링(pickling) 또는 친수성 코팅와 같은 표면 처리에 의해 형성될 수도 있다. 피클링은 화학액(예컨대, 질산, 플루오르화수소산, 염산, 황산)에 워크피스를 침지시키고, 워크피스를 화학액으로부터 제거하며, 워크피스를 물로 세척하고, 워크피스를 건조시켜 행해진다. 친수성 코팅은 유리섬유, 실리콘 폴리머 또는 Teflon(등록상표)과 같은 친수성막으로 내측면을 코팅하여 행해진다.

배기가스의 분해를 위한 바람직한 온도는 적어도 1700℃ 이다. 그러므로, 연소처리실(19) 내의 온도가 1700℃ 정도로 유지된다. 수류 플랜지(20)로부터 공급되는 수량은 수막(A)이 적어도 2 mm 의 두께를 갖도록 조정된다. 두께가 적어도 2 mm 인 수막(A)은 내열성 구조를 제공할 수 있으므로, 원통형 본체(18)의 온도가 실질적으로 통상 온도(50℃ 보다 높지 않음)로 유지되게 된다. 그러므로, 고비용의 알루미나계 글래스 세라믹 대신에, 스테인리스강과 같은 저비용 재료가 원통형 본체(18)로 사용될 수 있다. 수류 플랜지(20) 내의 수온이 30℃ 이면, 원통형 본체(18)의 유출구에서의 수온이 수십도 이하일 수도 있다.

연소처리실(19) 내의 생성된 먼지가 원통형 본체(18)의 내측면에 접근하면, 수막(A)이 먼지를 세척하게 되어, 먼지가 원통형 본체(18)의 내측면에 들러붙는 것을 방지하게 된다. 이와 유사하게, 부식성 가스의 분자들이 상기 원통형 본체(18)의 내측면에 접근하면, 상기 수막(A)이 부식성 가스의 분자를 세척해 버린다. 예를 들어, 플루오르 부산물이 연소 처리 시에 생성되면, 이러한 플루오르 부산물은 상기 원통형 본체(18)의 내측면에 손상을 입히지 않는 묽은 플루오르화수소산이 된다. 그러므로, 스테인리스강과 같은 저비용의 재료가 원통형 본체(18)에 사용되더라도, 먼지가 내측면에 들러붙지 않고, 상기 내측면이 산화 가스에 의해 부식되지 않는다. 그 결과, 시간-소모형 유지보수와 유지보수비용이 크게 절감될 수 있게 된다.

도 1에서, 원통형 본체(18)의 내측면은 상기 원통형 본체(18)의 상단부로부터 하단부까지 내부 직경이 일정한 원통형이다. 대안적으로, 상기 원통형 본 체(weir; 18)의 내측면은 상기 원통형 본체(18)의 상단부로부터 하단부까지 내부 직경의 크기가 점진적으로 감소하는 원뿔형일 수도 있다. 상기 원통형 모양은 연소처리실로부터 용접된 부분을 제거하여, 워터 브레이크를 피할 수 있고, 상기 원통형 본체의 생산을 단순화시켜 제조 비용을 절감하는 장점을 가진다. 상기 원뿔형 모양은 그 테이퍼진 형상으로 인하여 수막이 용이하게 형성된다는 장점을 가진다. 다른 한편으로, 상기 원뿔형 모양은 워터 브레이크를 발생시키지 않기 위해 숙련된 용접 기술을 필요로 하므로, 제조 비용이 증가될 수도 있다.

도 2 내지 도 10은 원통형 본체의 내측면 상에 수막을 형성하기 위한 기구의 예시들을 보여준다.

도 2는 수류 플랜지(수막형성기구)(20)의 일 례를 도시한 단면도이다. 상기 수막형성기구(20)의 예시는 환형수조(annular water reservoir; 24) 및 위어(18a)를 포함하여 이루어진다. 상기 위어(18a)는 상기 수조(24)의 일부분을 형성한다. 상기 위어(18a)는 높이가 균일한 최상부를 구비한다. 그러므로, 균일한 두께를 갖는 균일한 수막이 원통형 본체(18)의 내측면 상에 형성될 수 있다. 도 3은 만곡된 내부 탑 에지를 구비한 원통형 위어(18b)를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시의 기본 구조는 도 2에 것과 동일하다. 상기 예시는 위어(18b)를 넘쳐 흐르는 물의 원활한 흐름을 형성할 수 있다.

도 4는 도 2의 수정예로서, L 형상의 단면을 갖는 최상부를 구비한 위어(18c)를 보여준다. 상기 수막형성기구의 예시는 환형수조(24) 및 위어(18c)를 포함하여 이루어진다. 상기 위어(18c)는 상기 수조(24)의 일부분을 형성한다. 도 5는 만곡된 내부 탑 에지(top edge)를 구비하면서 L 형상의 단면을 갖는 최상부를 구비한 원통형 위어(18d)를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시의 기본 구조는 도 4에 도시된 것과 동일하다. 도 6은 원통형 배주(33)가 원통형 위어(18e)의 방사상 안쪽으로 제공되고, 상기 위어(18e)와 원통형 부재(33) 사이의 작은 갭을 통해 물이 아래로 흐르는 일 례를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시는 환형수조(24), 위어(18e) 및 원통형 부재(33)를 포함하여 이루어진다. 상기 위어(18e)는 상기 수조(24)의 일부분을 형성한다.

도 7a 및 도 7b는 직사각형의 개구(20f)가 원통형 위어(18f)의 최상부 아래쪽에 형성되어, 물이 상기 개구(20f)를 통해 원통형 본체(18)의 내측면으로 흐르도록 하는 일 례를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시는 환형수조(24), 위어(18f) 및 상기 위어(18f)에 형성된 직사각형 개구(20f)를 포함하여 이루어진다. 도 8a 및 도 8b는 원통형 본체(18)의 내주면 상에 나선류를 형성하도록 물이 흘러 나가는 유출구(20g)를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시는 원통형 본체(18)의 내측면에 형성된 복수의 유출구(20g)를 포함하여 이루어진다. 보다 구체적으로, 상기 유출구(20g)는 원통형 본체(18)의 내주면을 따라 수평 방향으로 유동하는 물을 형성한다. 복수의 유출구(20g)가 제공되기 때문에, 균일한 두께를 갖는 수막이 원통형 본체(18)의 내주면 상에 형성된다. 도 9a 내지 도 9c는 원통형 본체(18)의 내주면 상에 나선류를 형성하도록 물이 흘러 나가는 유출구(20h)를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시는 환형수조(24) 및 상기 원통형 본체(18)의 내측면에 형성된 수직방향-세장형(vertically-elongated) 유출구(20h)를 포함하여 이루어진다. 각각 의 유출구(20h)는 한 쪽이 개방된 직사각형이므로, 상기 직사각형 유출구(20h) 자체를 커버하는 수막을 형성하도록 접선 방향으로 물이 수평방향으로 흘러 나가게 된다.

도 10a 및 도 10b는 물이 위어(18i)를 흘러 넘쳐 나선류를 형성하도록 상기 수조(24)에 소용돌이류를 형성하기 위하여 접선 방향으로부터 수조(24) 안으로 물이 공급되는 일 례를 보여준다. 이러한 수막형성기구의 예시는 환형수조(24), 위어(18i) 및 상기 수조(24)의 접선 방향으로부터 상기 수조(24) 안으로 물을 공급하기 위한 1이상의 공급구(20i)를 포함하여 이루어진다. 상기 위어(18i)는 상기 수조(24)의 일부분을 형성한다. 상기 공급구(20i)를 통해 수조(24)로 물이 공급되면, 상기 물의 소용돌이류가 상기 수조(24)에서 형성된다. 그 결과, 상기 수조(24) 내의 수위가 그 원주 방향 전반에 걸쳐 균일하게 증가되고, 물이 원통형 본체(18)의 내측면 상으로 균일하게 위어(18i)를 넘쳐 흐르게 된다. 1이상의 공급구(20i)가 제공될 수 있다. 단 하나의 공급구(20i)가 제공되더라도, 물의 소용돌이류가 상기 수조(24) 내에 형성될 수 있다. 그러므로, 균일한 수막이 상기 원통형 본체(18)의 내측면 상에 형성될 수 있다. 이러한 예시에 따르면, 원통형 본체(18)가 배기가스처리장치(10)의 설치 조건으로 인해 수평방향으로부터 소정의 각도(예컨대, 높이 대 길이가 1 cm 대 200 cm 가 되는 기울기)로 기울어지더라도, 균일한 수막이 안정하게 형성될 수 있다.

도 11은 연소식 배기가스처리장치(10)의 전체 구조 예시이다. 연료 및 산소가 관(35, 36)을 통해 프리믹서(premixer; 37)로 공급되어, 상기 연료와 산소가 서 로 혼합됨으로써 미리 섞인 연료를 형성하게 된다. 이러한 미리 섞인 연료는 관(38)을 통해 연소처리부(11)로 공급된다. 배기가스를 연소(즉, 산화)시키기 위한 산소원으로서의 역할을 하는 공기는 관(39)을 통해 연소처리부(11)로 공급된다.

상기 연소식 배기가스처리장치(10)는 연소 처리를 겪은 배기가스를 냉각시키기 위한 냉각부(21) 및 상기 원통형 본체(18)의 내측면 상에 수막(A)을 형성하도록 사용된 물을 저장 및 순환시키기 위한 순환탱크(25)를 포함하여 이루어진다. 상기 냉각부(21)는 원통형 본체(18)의 하류에 위치된다. 상기 냉각부(21)는 원통형 본체(18)의 하단부와 순환탱크(25)를 서로 결합시키는 관(22) 및 상기 관(22)을 세척부(31)로 분기시키는 관(27)을 포함하여 이루어진다. 상기 관(22)을 분기시키는 관(27)은 위쪽으로 기울어져, 수직관을 통해 세척부(세척실)(31)의 하단부에 결합된다. 상기 관(27)의 내측면 상에 수막을 형성하기 위한 살수기구(28)는 상기 관(27)과 수직관 사이의 연결부 부근에 제공된다.

상기 관(22)의 내측면은 원통형 본체(18)로부터 아래로 유동하는 수막과 함께 전체로 커버되고, 상기 관(27)의 내측면은 상기 살수기구(28)에 의해 형성된 수막과 함께 전체로 커버된다. 이들 수막은 내열성 재료로서의 역할을 하기 때문에, 연소 처리를 겪은 고온의 배기가스에 관계 없이, 상기 관(22, 27)의 온도가 실질적으로 통상 온도(50℃ 보다 높지 않음)로 유지될 수 있다. 더욱이, 상기 수막들은 부식성 가스에 의해 상기 관들이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 저비용의 스테인리스강이 관(22, 27)을 위해 사용될 수 있다. 화학증착, 물리적 코팅, 페인팅 또는 부착에 의한 내식성 재료(예컨대, Teflon(등록상표) 또는 PVC)로, 스테인리스강과 같은 금속으로 제조된 관의 가스접촉부의 표면을 커버하는 것은 종래의 조치였다. 본 발명의 상술된 실시예에 따른 구조는 이러한 조치를 제공할 필요가 없다.

상기 관(22) 또는 상기 관(27)의 내측면 상에는 핀(fin)이나 배플판(baffle plate)과 같은 냉각가속기구(cooling-acceleration mechanism)를 제공하는 것이 바람직하다. 도 12a, 도 12b 내지 도 16a 및 도 16b는 핀이나 배플판과 같은 냉각가속기구의 예시들을 보여준다. 도 12a 및 도 12b는 상기 관(22)의 내측면 상에 배치된 링형상의 핀(23)을 보여준다. 도 13a 및 도 13b 또한 링형상의 핀(23)을 보여준다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 예시는, 도 12a 및 도 12b의 핀(23)이 직사각형의 단면을 가지지만, 도 13a 및 도 13b의 핀(23)은 삼각형 단면을 가진다는 점에서 도 12a 및 도 12b에 도시된 예시와 상이하다. 도 14a 및 도 14b는 관(22) 내의 배기가스의 유동 방향을 따라 기울어진 단핀(short pin; 23)을 보여준다. 도 15a 및 도 15b는 관(22)의 내측면 상에 제공된 반원형 배플판(23)을 보여준다. 각각의 반원형 배플판(23)은 상기 관(22)의 내측면의 일부분을 핏팅시키는 형상이다. 상기 관(22)에서, 배플판(23)은 상이한 수직 위치와 상이한 원주 위치들에 배치된다. 상기 배기가스는 상기 배플판(23)과 관(22)의 내측면을 접촉시키면서 상기 관(22)을 통과한다. 이러한 방식으로, 상기 배기가스의 냉각 효과가 수막으로 커버된 배플판 또는 핀에 의해 가속화될 수 있다. 도 16a 및 도 16b는 상기 관(22)의 내주면 상에 제공된 나선형 핀(23)을 보여준다.

상기 연소식 배기가스처리장치(10)의 세척부(31)는 필터(31a) 및 살수기 구(31b)를 포함하여 이루어진다. 연소 처리 후, 상기 배기가스는 냉각부(21)에 의해 냉각된 다음, 상기 세척부(31) 안으로 도입된다. 이러한 세척부(31)는 물로 배기가스를 세척하여, 상기 배기가스의 연소 처리에 의해 생성되는 먼지 및 산화 가스를 포함하는 부산물을 캡처 및 제거하게 된다. 상기 먼지는 필터(31a)에 의해 제거되고, 살수기구(31b)로부터 분무되는 물에 의해 아래로 가라앉는다. 물과 함께 먼지가 관(27, 22)을 통해 순환탱크(25) 안으로 유동하여, 상기 탱크(25) 안에 저장된다. 이러한 방식으로, 배기가스가 연소 처리에 의해 무해하게 되고, 상기 냉각부(21)에서 냉각되어, 세척부(31)에서 물로 세척된다. 처리된 배기가스는 관(32)을 통과한 다음, 대기 또는 여타의 공간으로 배출된다.

상기 순환탱크(25)는 그 내부에 위어(26)를 구비한다. 상기 관(22)을 통해 아래로 유동한 후, 상기 물은 도면에서와 같이 상기 위어(26)의 좌측에 있는 챔버로 들어간다. 상기 좌측 챔버 내의 물은 위어(26)를 넘쳐 흘러 도면에서와 같이 상기 위어(26)의 우측에 있는 챔버 안으로 흐른다. 상기 우측 챔버 내의 물은 펌프(30)에 의해 흡입되어, 공급관(34)을 통해 열교환장치(40)로 전달된다. 상기 열교환장치(40)는 물과 냉각수간의 열교환을 수행하여, 물이 적절한 온도를 가지도록 한다. 그런 다음, 상기 물이 순환수로 재사용된다. 대량의 먼지를 함유하는 물은 순환탱크(25)의 좌측 챔버 안으로 유동한다. 먼지는 입자로 형성되는 데, 그 일부는 큰 직경을 가진다. 큰 입자들이 무거우므로, 챔버의 바닥에 가라앉는다. 다른 한편으로, 직경이 매우 작은 입자들은 경량이므로, 위어(26)를 넘쳐 우측 챔버 안으로 흐르게 된다. 우측 챔버로 이동한 입자들은 순환수로 사용될 물과 혼합된다. 순환수와 혼합된 입자들은, 상기 입자들이 대략 50 ㎛ 정도의 직경을 갖는 한, 상기 순환수의 사용 시에 악영향을 끼치지 못한다. 이에 따라, 직경이 50 ㎛ 보다 큰 입자들이 위어(26)를 흘러 넘칠 수 없도록 하는 높이를 상기 위어(26)가 가지는 것이 바람직하다.

상기 온도가 열교환장치(40)에서 조정된 후, 상기 물은 물(W1)로서 수류 플랜지(20)로 공급된다. 상기 물(W1)은 원통형 본체(18)의 내측면 상에 수막(A)을 형성하는 데 사용되고, 상기 관(22)의 내주면 상에 수막을 형성하는 데 사용된다. 그 후, 상기 물은 순환탱크(25)로 되돌아간다. 온도가 열교환장치(40)에서 조정된 물의 일부는 세척부(31)의 살수기구(31b)로 공급되고, 상기 순환탱크(25)로 되돌아간다. 또한, 온도가 열교환장치(40)에서 조정된 물의 일부는 상기 관(22)의 내주면 상에 수막을 형성하는 살수기구(28)로 공급된다. 그 후, 상기 물은 순환탱크(25)로 되돌아간다. 이러한 방식으로, 물이 순환한다. 그러므로, 연소식 배기가스처리장치(10)는, 상기 장치(10)의 동작 시에 사용되는 물 대부분이 순환수이기 때문에, 보충을 위해 매우 적은 양의 수도물 또는 산업용수를 필요로 한다는 장점이 있다. 나아가, 물이 순환수로서 재사용되기 때문에, 배기가스를 세척한 후 상기 물이 묽은 플루오르화수소산이 되더라도, 상기 산이 장치(10)의 외부로 배출되지 않게 된다.

열교환장치(40)로 공급될 냉각수의 일부는 냉각수(W2)로서 상기 연소처리부(11)에 제공된 예시되지 않은 냉각수로에 공급된다. 상기 물(W2)은 배기가스처리연소기(12)를 냉각시키는 역할을 한다. 펌프(30)에 의해 전달되는 물의 일부는 물(W3)로서 순환탱크(25)로 공급되어, 상기 물(W3)이 상기 순환탱크(25)의 측부로부터 상기 순환탱크(25) 안으로 유동하도록 한다. 상기 순환탱크(25) 안으로 유동한 물은 상기 순환탱크(25)의 바닥에 퇴적된 부산물을 상기 위어(26) 쪽으로 쓸어 버려, 상기 관(22)의 하단부의 개구가 부산물로 막히는 것이 방지된다.

상기 연소식 배기가스처리장치(10)는 원통형 본체(18) 상의 온도센서(41)를 포함하여 이루어지고, 상기 온도센서(41)에 의해 상기 원통형 본체(18)의 온도의 증가를 모니터링한다. 만일 워터 브레이크가 원통형 본체(18)의 내측면 상에 발생한다면, 상기 부분에서 내열성 효과가 사라진다. 이러한 경우, 상기 원통형 본체(18)는 고온의 배기가스와 직접 접촉하게 되는 데, 이는 상기 원통형 본체(18)의 내측면에 손상을 입힐 가능성이 있다. 이러한 상황을 검출하기 위하여, 상기 온도센서(41)가 원통형 본체(18) 상에 제공되어 안정성을 보장하게 된다.

상기 원통형 본체(18)의 소서(saucer)로서의 역할을 하는 일부분 상에 누출센서(42)가 제공된다. 만일 원통형 본체(18)가 손상을 입어 관통구멍이 형성된다면, 상기 누출센서(42)는 이러한 관통구멍의 존재를 검출할 수 있다. 이러한 방식으로, 누출센서(42)를 제공하는 것이 안정성을 개선시킬 수 있다.

지금까지 본 발명의 소정의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 상술된 실시예들로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경 및 수정들이 가능하다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소처리부를 도시한 단면도;

도 2는 수막형성기구의 일 례를 도시한 단면도;

도 3은 수막형성기구의 수정예를 도시한 단면도;

도 4는 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 단면도;

도 5는 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 단면도;

도 6은 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 단면도;

도 7a는 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 단면도;

도 7b는 도 7a에 도시된 수막형성기구의 정면도;

도 8a는 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 평면도;

도 8b는 도 8a에 도시된 수막형성기구의 단면도;

도 9a는 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 평면도;

도 9b는 도 9a에 도시된 수막형성기구의 단면도;

도 9c는 도 9a에 도시된 수막형성기구의 정면도;

도 10a는 수막형성기구의 또다른 수정예를 도시한 단면도;

도 10b는 도 10a에 도시된 수막형성기구의 평면도;

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 배기가스처리장치를 도시한 블럭도;

도 12a는 냉각가속기구의 일 례를 도시한 평면도;

도 12b는 도 12a에 도시된 기구의 단면도;

도 13a는 냉각가속기구의 또다른 예시를 도시한 평면도;

도 13b는 도 13a에 도시된 기구의 단면도;

도 14a는 냉각가속기구의 또다른 예시를 도시한 평면도;

도 14b는 도 14a에 도시된 기구의 단면도;

도 15a는 냉각가속기구의 또다른 예시를 도시한 평면도;

도 15b는 도 15a에 도시된 기구의 단면도;

도 16a는 냉각가속기구의 또다른 예시를 도시한 평면도; 및

도 16b는 도 16a에 도시된 기구의 단면도이다.

Claims

연소식 배기가스처리장치에 있어서,

배기가스에 대한 연소 처리를 행하기 위한 연소처리부;

상기 연소처리부에서 처리된 배기가스를 냉각하기 위한 냉각부; 및

상기 연소 처리에 의해 생성되는 부산물을 제거하기 위하여 상기 배기가스를 물로 세척하기 위한 세척부를 포함하여 이루어지고,

상기 연소처리부는,

배기가스처리연소기;

금속으로 제조되어 거친 내측면을 구비한 본체로서, 상기 배기가스의 연소 처리가 상기 본체 내에서 수행되는 본체; 및

상기 본체의 상기 내측면 상에 수막을 형성하도록 되어 있는 수막형성기구를 포함하는 연소식 배기가스처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체의 상기 내측면은, 내부 직경이 상기 본체의 상단부에서 하단부까지 일정한 원통형인 연소식 배기가스처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체의 상기 내측면은, 내부 직경의 크기가 상기 본체의 상단부에서 하 단부까지 점진적으로 감소하는 원뿔형인 연소식 배기가스처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체의 하류에 제공되는 순환탱크를 더 포함하여 이루어지되, 상기 순환탱크는 상기 냉각부에 결합되어 있는 연소식 배기가스처리장치.
제4항에 있어서,

상기 순환탱크는 그 내부에 소정의 크기를 갖는 부산물의 순환을 방지하는 위어(weir)를 구비한 연소식 배기가스처리장치.
제4항에 있어서,

상기 냉각부는,

상기 본체의 하단부와 상기 순환탱크를 서로 결합하도록 구성된 제1관;

상기 제1관을 상기 세척부로 분기시키는 제2관; 및

상기 제1관과 상기 제2관의 내측면 상에 수막을 형성하도록 되어 있는 기구를 포함하는 연소식 배기가스처리장치.
제6항에 있어서,

상기 제2관은 상기 제2관이 상기 제1관을 분기시키는 부분으로부터 위쪽으로 기울어져 있고,

상기 제2관의 상기 내측면을 향해 물을 분무하기 위해 살수기구(water-spraying mechanism)가 제공되는 연소식 배기가스처리장치.
제6항에 있어서,

상기 제1관 또는 상기 제2관의 상기 내측면 상에 제공된 핀(fin) 또는 배플판(baffle plate)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소식 배기가스처리장치.
제4항에 있어서,

상기 순환탱크에 저장된 물을 상기 수막형성기구, 상기 세척부 및 상기 냉각부에 공급하기 위한 공급관과 펌프; 및

상기 공급관에 결합된 열교환장치를 더 포함하는 연소식 배기가스처리장치.
제9항에 있어서,

상기 수막형성기구 및 상기 세척부로 공급된 물은 상기 냉각부를 통해 상기 순환탱크로 되돌아가는 연소식 배기가스처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체 상에 제공되어, 상기 본체의 온도의 증가를 검출하기 위한 온도센서를 더 포함하는 연소식 배기가스처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체로부터의 누수를 검출하기 위한 누출센서(leak sensor)를 더 포함하는 연소식 배기가스처리장치.