KR20120013848A - 폐 가스 정화용 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 가스가 유입되는 반응챔버, 상기 반응챔버에 결합되고 상기 반응챔버 내부로 화염을 분사하는 버너부 및 상기 화염의 둘레를 감싸도록 배치되고 상기 화염으로부터 전달되는 열로 상기 폐 가스를 예열시키는 제1 가이드부를 포함하는 폐 가스 정화용 연소장치를 제공한다. 이를 통해, 폐 가스에 대한 연소 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

폐 가스 정화용 연소장치{BURNING APPARATUS FOR PURIFYING NOXIOUS GAS}

본 발명은 폐 가스 정화용 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소 전에 폐 가스를 예열시킴으로써, 연소 효율을 향상시킬 수 있는 폐 가스 정화용 연소장치에 관한 것이다.

화학 공정, 반도체 및 LCD 제조 공정 등에서 배출되는 폐 가스는 유독성, 폭발성 및 부식성이 강하기 때문에 인체에 유해할 뿐만 아니라 그대로 대기 중으로 방출될 경우에는 환경오염을 유발하는 원인이 되기도 한다. 따라서, 이러한 폐 가스는 유해성분의 함량을 허용 농도 이하로 낮추는 정화처리 과정이 반드시 필요하며, 이와 같은 독성물질을 제거하는 정화처리 과정을 거친 무해가스 만이 대기 중으로 배출되도록 법적으로 의무화되어 있다.

위와 같은 제조 공정 등에서 배출되는 유해성 가스를 처리하는 방법에는 건식 방법인 버닝(burning) 방식과 습식(wetting) 방식이 있다. 상기 버닝 방식은 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 고온의 연소실에서 분해, 반응 또는 연소시켜 처리하는 방식이고, 습식 방식은 주로 수용성 가스를 수조에 저장된 물에 통과시켜 용해하는 방식이다. 그리고 최근에는 버닝 방식과 습식 방식을 결합한 혼합 방식이 주로 사용되고 있는데, 혼합 방식은 유해 가스를 먼저 연소시켜 발화성 가스와 폭발성 가스를 제거하고, 다음으로 수용성의 유독성 가스를 물에 용해시키는 방식으로 이루어진다.

여기서, 종래에는 화염에 폐 가스를 접촉시켜 짧은 순간에 높은 화력으로 폐 가스를 연소시키는 버닝 방식을 사용하였다. 하지만, 이 경우, 폐 가스에 대한 연소 시간이 짧아 폐 가스에 대한 분해가 제대로 이루어지지 않는 문제가 있었다.

또한, 종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해 화력을 더욱 높여 폐 가스에 대한 연소 공정을 진행하였지만, 이는, 연소가스의 사용량을 증가시키게 되어, 결국, 에너지 낭비를 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 연소 전에 폐 가스를 예열시킴으로써, 연소 효율을 향상시킬 수 있는 폐 가스 정화용 연소장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 폐 가스에 대한 예열을 통해 연소가스의 사용량을 줄여 에너지를 절감할 수 있는 폐 가스 정화용 연소장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐 가스 정화용 연소장치는, 폐 가스가 유입되는 반응챔버, 상기 반응챔버에 결합되고 상기 반응챔버 내부로 화염을 분사하는 버너부 및 상기 화염의 둘레를 감싸도록 배치되고 상기 화염으로부터 전달되는 열로 상기 폐 가스를 예열시키는 제1 가이드부를 포함한다.

본 발명에서, 상기 제1 가이드부의 내부에 배치되도록 상기 반응챔버에 형성되고 예열된 상기 폐 가스가 상기 화염에 닿아 연소되도록 연소 공간을 제공하는 제2 가이드부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1 가이드부의 하단은 상기 반응챔버의 바닥면과 떨어져 배치되고 상기 제2 가이드부의 상단은 상기 제1 가이드부의 내측 상단과 떨어져 배치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1 가이드부는 세라믹재로 형성될 수 있다.

본 발명에서, 상기 반응챔버의 상단은 상기 폐 가스를 상기 반응챔버 내부로 유입시키는 적어도 하나의 폐 가스 유입구를 가지는 커버 유닛에 의해 밀폐될 수 있다.

본 발명에서, 상기 커버 유닛에는 상기 버너부를 관통 결합시키는 장착구가 형성될 수 있다.

본 발명에서, 상기 반응챔버에 연결되고 상기 반응챔버로부터 배기되는 상기 폐 가스를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 냉각부에는 냉각수가 회류하며 흘러 내릴 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 폐 가스 연소방법은, 폐 가스를 반응챔버 내부로 유입시키고 상기 반응챔버 내부로 화염을 분사하는 단계, 상기 화염으로부터 전달되는 열로 상기 폐 가스를 예열하는 단계, 예열된 상기 폐 가스를 상기 화염에 접촉시켜 연소하는 단계 및 연소된 상기 폐 가스를 배기하는 단계를 포함한다.

본 발명에서, 배기되는 상기 폐 가스를 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 화염을 감싸는 제1 가이드부를 형성하여 화염으로부터 전달되는 열로 반응챔버로 유입되는 폐 가스를 예열시킨 다음 연소시킴으로써, 연소 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 폐 가스에 대한 연소 전 예열을 통해 실제 연소공정에 사용되는 화력을 종래보다 줄임으로써, 연소가스의 사용량을 줄여 에너지를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 제1 가이드부와 제2 가이드부를 설치하여 폐 가스가 화염에 닿을 때까지 선회시킴으로써, 폐 가스의 유속을 감소시켜 폐 가스가 반응챔버 내에 머무르는 시간을 증가시키고, 이를 통해, 폐 가스에 대한 연소 시간을 충분히 확보하여 연소 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 가스 정화용 연소장치를 구비한 폐 가스 정화 처리장치를 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 가스 정화용 연소장치를 나타낸 분해 사시도이며,
도 3은 도 2의 결합 사시도이고,
도 4는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 단면도이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 연소방법을 공정 순으로 나타낸 공정 순서도이다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대, 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 또는 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 '~사이에'와 '바로 ~사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전의 정의 되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 폐 가스 정화용 연소장치(100)는 화학 공정, 반도체 및 LCD 제조 공정 등에서 배출되는 유독성의 폐 가스를 연소시키는 장치이다.

여기서, 폐 가스 정화용 연소장치(100)는 순환탱크(30) 및 습식 스크러버(40) 등과 연결되어, 폐 가스를 정화시켜 대기 중으로 배출하는 폐 가스 정화 처리장치(10)를 구성하게 된다. 즉, 폐 가스 정화 처리장치(10)는 폐 가스 정화용 연소장치(100)에서 유해 가스를 먼저 연소시켜 발화성 가스와 폭발성 가스를 제거한 다음, 이와 연결되어 있는 습식 스크러버(40)에서 수용성의 유독성 가스를 물에 용해시켜 정화된 가스를 대기 중으로 배출하게 된다.

그러면, 위와 같이 폐 가스 정화 처리장치를 구성하는 폐 가스 정화용 연소장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

폐 가스 정화용 연소장치(100)는 반응챔버(110), 버너부(120), 제1 가이드부(130) 및 제2 가이드부(140)를 포함하여 형성된다.

반응챔버(110)는 유입된 폐 가스의 연소 공간을 제공한다. 이러한 반응챔버(110)는 대략 속이 빈 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 이때, 반응챔버(110)의 상단은 커버유닛(111)에 의해 밀폐될 수 있다. 커버유닛(111)에는 폐 가스를 반응챔버(110) 내부로 유입시키는 폐 가스 유입구(111a)가 이와 연결되는 이송배관(20)의 수에 상응되도록 형성된다. 이때, 이송배관(20)은 반도체나 LCD를 제조하는 시설이나 공장 등으로부터 발생되는 폐 가스를 이송하는 배관이다. 본 발명의 일 실시예에서 커버유닛(111)은 반응챔버(110)에 결합되는 별도의 구성으로 형성되지만, 반응챔버(110)의 상단을 이루는 일체형으로도 형성될 수 있음은 물론이다.

한편, 커버유닛(111)에는 버너부(120)의 장착을 위해, 이를 관통 결합시키는 장착구(111b)가 형성된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 커버유닛(111)에는 복수개의 폐 가스 유입구(111a)가 대략 원을 이루도록 형성되고, 도시한 바와 같이, 장착구(111b)는 복수개의 폐 가스 유입구(111a)의 중심에 형성될 수 있다. 이와 같이, 장착구(111b)를 폐 가스 유입구(111a)의 중심 즉, 커버유닛(111)의 중심에 형성하는 이유는 장착구(111b)에 장착되는 버너부(120)로부터 분사되는 화염 둘레로 폐 가스를 유입시키기 위함이고, 본 발명의 일 실시예에서 화염 둘레에는 제1 가이드부(130)가 배치되므로, 분사되는 폐 가스는 반응챔버(110) 내부로 유입 시 화염에 곧장 닿지 않고 제1 가이드부(130)로 구획되는 공간을 선회하며 예열된 다음 화염에 닿아 연소되는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

한편, 반응챔버(110)의 내부는 기밀성이 유지되어야 하므로, 커버유닛(111)은 내열성 및 내압성 등의 성질을 갖는 가스켓(112)을 매개로 반응챔버(110)의 상단에 결합될 수 있다. 그리고 장착구(111b)를 통해 반응챔버(110)에 관통 결합되어 장착된 버너부(120)의 선단 둘레에는 튜브 형태의 보호부재(113)가 이를 감싸는 형태로 형성되어 버너부(120)를 열 또는 기타 공정환경으로부터 보호하게 된다.

버너부(120)는 화염을 분사하여 반응챔버(110) 내의 폐 가스를 연소하는 장치이다. 이를 위해, 버너부(120)는 분사되는 화염이 반응챔버(110) 내부를 향하도록 커버유닛(111)의 장착구(111b)에 관통 결합되어 반응챔버(110)에 장착된다. 이러한 버너부(120)는 화염 분사를 위한 화염 노즐(120a) 형태로 구비된다.

여기서, 화염 노즐(120a)은 노즐 본체(121), 연료 혼합공간(122), 제1 연료 유입구(123) 및 제2 연료 유입구(124)를 포함하여 형성될 수 있다. 노즐 본체(121)는 화염 노즐(120a)의 외관을 형성하는 것으로, 화염이 분사되도록 일측이 개구되어 있다. 그리고 노즐 본체(121)의 내부에는 제1 연료 유입구(123) 및 제2 연료 유입구(124)를 통해 유입되는 서로 다른 연료 가스의 혼합이 이루어지는 연료 혼합공간(122)이 형성된다. 이때, 예컨대, 제1 연료 유입구(123)를 통해서는 액화 천연가스, 액화 석유가스, 수소 가스 등의 연료가스가 공급되고, 제2 연료 유입구(124)를 통해서는 산소 또는 공기로 이루어진 산화 가스가 공급되어, 연료 혼합공간(122)에서 서로 혼합된다. 그리고 각각의 연료가스가 혼합된 상태에서 점화장치에 의해 불꽃이 점화되면, 이들 가스가 불꽃에 의해 발화하며 화염을 생성하게 되고, 생성되는 화염은 화염 노즐(120a)의 개구부를 통해 분사되어 반응챔버(110) 내부로 유입되는 폐 가스를 연소시키게 된다. 이때, 화염 노즐(120a)로부터 분사되는 화염은 제2 가이드부(140)를 향하게 되는데, 이에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.

제1 가이드부(130)는 반응챔버(110) 내부로 유입되는 폐 가스가 화염 노즐(120a)을 통해 분사되는 화염에 직접 닿는 것을 방지하기 위해 형성된다. 그리고 제1 가이드부(130)는 화염에 의해 폐 가스를 간접적으로 예열시키기 위해 형성된다. 이를 위해, 제1 가이드부(130)는 버너부(120)의 선단, 즉, 화염 노즐(120a)의 선단에 연결되고 화염의 둘레를 감싸도록 형성된다. 이러한 제1 가이드부(130)는 단열몸체(131) 및 개구부(132)를 포함하여 형성된다.

단열몸체(131)는 길이방향 양단이 개구된 튜브 형태로 형성될 수 있다. 즉, 단열몸체(131)의 개구된 상단은 화염노즐(120a)에 결합되고 그 하단은 폐 가스가 통과되도록 개구부(132)를 이루게 된다. 이러한 단열몸체(131)는 내열성이 우수한 세라믹재로 형성될 수 있다.

여기서, 반응챔버(110) 내부에 화염을 감싸는 제1 가이드부(130)가 형성됨에 따라, 폐 가스는 제1 가이드부(130)로 구획되는 반응챔버(110)에서 각기 다른 온도의 열을 전달받게 된다. 즉, 제1 가이드부(130)의 외주연과 반응챔버(110) 내주연 사이에서 존재하거나 유동하는 폐 가스는 제1 가이드부(130) 내부에서 존재하거나 유동하는 폐 가스보다 상대적으로 낮은 온도를 전달받아 예열된다. 즉, 반응챔버(110) 내부로 유입되는 폐 가스는 제1 가이드부(130)에 의해 구획되는 반응챔버(110)의 내부를 선회하며 점진적으로 온도가 높아지는 열을 전달받게 된다. 그리고 이와 같이 예열된 폐 가스가 반응챔버(110) 내부를 선회하다가 화염에 닿게 되면, 폐 가스가 반응챔버(110)로 유입되자 마자 화염에 닿아 연소되는 종래의 공정보다 열 반응이 쉽게 일어나 연소 효율이 향상된다. 그리고 이 경우, 폐 가스가 화염에 닿는 순간 폐 가스는 이미 고온의 많은 열을 포함하고 있어 적은 화력에 의해서도 열 반응이 빠르게 그리고 활발히 일어나게 되므로, 화염 생성을 위한 연료가스의 사용량을 줄일 수 있어, 비용 및 에너지를 절감할 수 있게 된다.

표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 가스 정화용 연소장치와 일반 연소장치의 가스처리 효율을 비교한 것이다.

여기서, 비교예는 유입되는 폐 가스를 직접 연소시키는 일반 연소장치에 대한 실험값이고, 실시예는 폐 가스를 먼저 예열 시킨 후 연소시키는 본 발명에 따른 폐 가스 정화용 연소장치에 대한 실험값이다.

표 1을 참고하면, 비교예는 액화천연가스(LNG) 19 LPM, 산소가스 38 LPM을 사용하여 96.1%의 가스 처리 효율을 나타낸 반면, 실시예는 액화천연가스(LNG) 15 LPM, 산소가스 30 LPM을 사용하여 96.2%의 가스 처리 효율을 나타내었다. 즉, 실시예와 같이, 폐 가스를 예열한 다음 연소시키면, 일반 연소보다 연료가스의 사용량을 대략 21% 정도 줄일 수 있게 된다. 또한, 폐 가스를 예열하고, 비교예와 동일한 양의 연료가스를 사용할 경우, 처리 효율이 증가된 연료가스의 양만큼 향상될 수 있음은 실험 결과로부터 유추할 수 있다.

제2 가이드부(140)는 제1 가이드부(130)와 함께 반응챔버(110)의 내부 공간을 구획하기 위해 형성된다. 이를 위해, 제2 가이드부(140)는 반응챔버(110)의 바닥면으로부터 상부 방향으로 세워져 형성되는데, 제2 가이드부(140)의 상단은 버너부(120)와 세로 방향으로 나란하게 형성된다. 그리고 제2 가이드부(140)는 제1 가이드부(130) 내부에 배치되는데, 이 경우, 제1 가이드부(130)의 하단은 반응챔버(110)의 바닥면과 떨어져 배치되고 제2 가이드부(140)의 상단은 제1 가이드부(130)의 내측 상단과 떨어져 배치된다. 이에 따라, 반응챔버(110)로 유입되는 폐 가스는 제1 가이드부(130)의 외측과 반응챔버(110)의 내측 사이 공간인 A 영역을 따라 하강한 다음 제1 가이드부(130)와 제2 가이드부(140) 사이 공간인 B 영역을 따라 상승하고, 다시 화염의 분사압에 의해 제2 가이드부(140) 내부로 유입된다. 여기서, 폐 가스의 이동 경로 중 하나인 B 영역을 형성하기 위해, 제2 가이드부(140)의 직경은 제1 가이드부(130)의 직경보다 작게 형성된다. 그리고 제2 가이드부(140)로 유입되는 폐 가스는 버너부(120)로부터 분사되는 화염에 의해 연소된다. 즉, 제2 가이드부(140)는 반응챔버(110) 내부 중 폐 가스의 연소 공간을 제공한다.

이러한 제2 가이드부(140)는 가이드 몸체(141), 가스 유입부(142) 및 가스 배출부(143)를 포함하여 형성된다. 가이드 몸체(141)는 제2 가이드부(140)의 외형을 형성하고, 길이 방향 양단에는 각각 개구된 영역인 가스 유입부(142)와 가스 배출부(143)가 형성된다. 이때, 가스 배출부(143)는 후술되는 냉각부(150)와 연통되도록 형성되어 연소된 폐 가스를 냉각부(150)로 배출하는 통로를 제공한다.

냉각부(150)는 반응챔버(110)로부터 배출되는 배기 가스를 냉각시키는 장치이다. 이를 위해, 냉각부(150)는 반응챔버(110)의 하단에 연결되고 제2 가이드부(140)와 연통되도록 형성되는데, 이때, 냉각부(150)는 체결을 공고히 하기 위해, 연결수단인 플랜지(152)와 슬리브(153)를 매개로 반응챔버(110)와 연결될 수 있다. 그리고 냉각부(150)에는 냉각수 공급라인(151)을 통해 냉각수가 공급되고 순환될 수 있는데, 특히, 냉각부(150)로 공급되는 냉각수는 회류하며 흘러 내릴 수 있다. 그리고 이러한 냉각부(150)는 순환탱크(30)와 연결되어 냉각된 배기 가스를 순환탱크(30)로 보내게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 연소방법에 대해 도 5를 참고하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 연소방법을 공정 순으로 나타낸 공정 순서도이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 연소방법은, 폐 가스 유입 및 화염 분사단계(S1), 폐 가스 예열단계(S2), 폐 가스 연소단계(S3) 및 배기단계(S4)를 포함한다.

먼저, 폐 가스 유입 및 화염 분사단계(S1)는 폐 가스 유입구(111a)를 통해 반응챔버(110) 내부로 폐 가스를 유입시키고 폐 가스가 유입되는 반응챔버(110) 내부로 화염을 분사하는 단계이다. 이 단계에서, 유입되는 폐 가스는 화염 노즐(120a)로부터 분사되는 화염 주위를 감싸는 제1 가이드부(130)에 의해 곧장 화염에 닿지 못하고, 제1 가이드부(130)의 외측을 따라 아래로 이동하게 된다.

다음으로, 폐 가스 예열단계(S3)는 화염으로부터 전달되는 열로 폐 가스를 예열하는 단계이다. 이 단계에서, 폐 가스는 화염 및 화염에 의해 가열된 제2 가이드부(140)로부터 제1 가이드부(130)를 통해 전달되는 열에 의해 최초 예열된다. 그리고 폐 가스는 제1 가이드부(130)의 외측을 따라 예열되며 아래로 이동하다가 제1 가이드부(130) 하단의 개구부(132)를 통해 위로(도 4의 B 영역) 이동하게 된다. 이때, 폐 가스는 A 영역(도 4)을 이동할 때보다 더욱 많은 열을 받게 되어 열 분해 반응이 발생하는 임계 온도에 거의 다다르게 된다.

다음으로, 폐 가스 연소단계(S4)는 예열된 폐 가스를 화염에 접촉시켜 연소하는 단계이다. 이 단계에서, 폐 가스는 폐 가스 예열단계(S3)에 의해 B 영역을 따라 이동하며 제1 가이드부(130)의 내측 상단까지 이동한 후 분사 노즐(120a)부터 분사되는 화염에 닿아 연소된다. 그리고 이를 통해, 폐 가스에 포함되어 있는 발화성 및 폭발성 가스가 제거된다. 이때, 화염과 닿아 연소되는 폐 가스는 제1 가이드부(130)와 제2 가이드부(140)로 구획되는 반응챔버(110)의 A 영역 및 B 영역을 이동하는 중에 점진적으로 열을 전달받아 예열된 상태에서 화염과 접촉하게 되므로, 약간의 화염에 의해서도 열 분해 반응이 쉽게 이루어지게 된다. 그리고 이와 같이, 예열을 통해 열 분해 반응이 쉽게 이루어지면, 화염의 세기를 종래보다 줄이더라도 원하는 연소 효과를 얻을 수 있다. 더불어, 화염의 세기 즉, 화력은 공급되는 연료가스의 양에 비례하므로, 예열을 통해, 폐 가스에 대한 열 분해 반응이 적은 화력에서도 활성화되면, 화염 생성을 위해 공급되는 연료가스의 사용량을 줄일 수 있어, 이에 따른 비용을 절감할 수 있고, 더 나아가 에너지를 절감할 수 있다. 그리고 폐 가스는 B 영역을 따라 위로 이동하는 중에 화염에 닿게 되고, 계속 연소되다가 화염의 분사압에 의해 제2 가이드부(140)로 향하도록 가압되는 과정에서도 계속적으로 연소된다. 즉, 폐 가스는 종래에 직선형으로 화염을 통과하는 것이 아니라, 제1 가이드부(130)와 제2 가이드부(140)로부터 구획되는 공간에 의해 ∩형태로 화염을 통과하게 되고, 이로 인해, 폐 가스의 유속이 감소된다. 이는, 종래보다 연소 시간의 증가를 의미하는 것으로, 폐 가스에 포함되어 있는 발화성 및 폭발성 유독가스의 제거 효율은 크게 향상될 수 있다.

마지막으로, 배기단계(S4)는 연소된 폐 가스를 배기하는 단계이다. 이 단계에서, 폐 가스는 냉각부(150)로 배기되는데, 이러한 폐 가스의 유동은 화염의 분사압에 의해 방향성이 부여되어 아래로 향하게 된다. 즉, 폐 가스 연소단계(S3)에서 화염에 의해 연소되고, 화염의 분사압에 의해 제2 가이드부(140) 내부로 유입되는 폐 가스는 계속적으로 연소되며 아래로 하강하여 냉각부(150)로 배기된다.

더불어, 냉각부(150)로 배기되는 폐 가스는 냉각부(150)로 순환되는 냉각수에 의해 냉각된 다음 습식 스크러버(40)로 유입될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 정화용 연소장치(100)는, 화염을 감싸는 제1 가이드부(130)를 형성하고, 폐 가스를 화염으로부터 전달되는 열에 의해 예열시킨 후 연소 공정을 진행함으로써, 연소 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 정화용 연소장치(100)는 예열된 폐 가스에 대한 연소 시 적은 화력으로도 열 분해 반응을 활성화할 수 있으므로, 화염 생성을 위한 연료가스의 사용량을 줄일 수 있고, 이에 따라, 비용 및 에너지를 절감할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 폐 가스 정화용 연소장치(100)는 제1 가이드부(130)와 제2 가이드부(140)를 설치하여 폐 가스가 화염에 닿을 때까지 선회시킴으로써, 폐 가스의 유속을 감소시켜 폐 가스가 반응챔버(110) 내에 머무르는 시간을 증가시키고, 이를 통해, 폐 가스에 대한 연소 시간을 충분히 확보하여 연소 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 폐 가스 정화용 연소장치 110: 반응챔버
111: 커버유닛 111a: 폐 가스 유입구
111b: 장착구 112: 가스켓
113: 보호부재 120: 버너부
120a: 화염 노즐 121: 노즐본체
122: 연료 혼합공간 123: 제1 연료 유입구
124: 제2 연료 유입구 130: 제1 가이드부
131: 단열몸체 132: 개구부
140: 제2 가이드부 141: 가이드 몸체
142: 가스 유입부 143: 가스 배출부
150: 냉각부 151: 냉각수 공급라인
152: 플랜지 153: 슬리브

Claims (10)

1. 폐 가스가 유입되는 반응챔버,
   상기 반응챔버에 결합되고 상기 반응챔버 내부로 화염을 분사하는 버너부 및
   상기 화염의 둘레를 감싸도록 배치되고 상기 화염으로부터 전달되는 열로 상기 폐 가스를 예열시키는 제1 가이드부
   를 포함하는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
2. 제1항에서,
   상기 제1 가이드부의 내부에 배치되도록 상기 반응챔버에 형성되고 예열된 상기 폐 가스가 상기 화염에 닿아 연소되도록 연소 공간을 제공하는 제2 가이드부를 더 포함하는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
3. 제2항에서,
   상기 제1 가이드부의 하단은 상기 반응챔버의 바닥면과 떨어져 배치되고 상기 제2 가이드부의 상단은 상기 제1 가이드부의 내측 상단과 떨어져 배치되는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
   상기 제1 가이드부는 세라믹재로 형성되는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
5. 제1항에서,
   상기 반응챔버의 상단은 상기 폐 가스를 상기 반응챔버 내부로 유입시키는 적어도 하나의 폐 가스 유입구를 가지는 커버 유닛에 의해 밀폐되는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
6. 제5항에서,
   상기 커버 유닛에는 상기 버너부를 관통 결합시키는 장착구가 형성되는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
7. 제1항에서,
   상기 반응챔버에 연결되고 상기 반응챔버로부터 배기되는 상기 폐 가스를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
8. 제7항에서,
   상기 냉각부에는 냉각수가 회류하며 흘러 내리는 폐 가스 정화용 연소장치.
   
9. 폐 가스를 반응챔버 내부로 유입시키고 상기 반응챔버 내부로 화염을 분사하는 단계,
   상기 화염으로부터 전달되는 열로 상기 폐 가스를 예열하는 단계,
   예열된 상기 폐 가스를 상기 화염에 접촉시켜 연소하는 단계 및
   연소된 상기 폐 가스를 배기하는 단계
   를 포함하는 폐 가스 연소방법.
   
10. 제9항에서,
    배기되는 상기 폐 가스를 냉각하는 단계를 더 포함하는 폐 가스 연소방법.

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