KR20130105551A - 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 예를 들어 반도체 재료를 생산할 때 발생되고 특히 암모니아를 포함한 유해가스를 연소를 통해 처리하기 위한 장치로서, 가열될 수 있는 열분해 파이프(2)를 포함하고, 상기 열분해 파이프를 통해 상기 유해가스는 열분해될 때까지 반응가스내에서 유동하며, 반응영역(6)내에서 상기 반응가스를 연소하기 위해 상기 열분해 파이프(2)의 유출구(3)의 하류에 배열된 점화장치(4)와 공기공급장치(5)를 포함하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 공급된 공기와 함께 반응가스를 전향시키고 와류로 형성시키기 위한 전향장치(7)가, 상기 열분해 파이프(2)속의 유해가스의 유동방향(a)에 대하여 상기 열분해 파이프(2)의 유출구(3)의 하류에 배열된다.

Description

연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치{DEVICE FOR DISPOSAL OF HARMFUL GAS VIA COMBUSTION}
본 발명은, 예를 들어 반도체 재료를 생산할 때 발생되고 특히 암모니아를 포함한 유해가스를 연소를 통해 처리하기 위한 장치로서, 가열될 수 있는 열분해 파이프를 포함하고, 상기 열분해 파이프를 통해 상기 유해가스는 열분해될 때까지 반응가스내에서 유동하며, 반응영역내에서 상기 반응가스를 연소하기 위해 상기 열분해 파이프의 유출구의 하류에 배열된 점화장치와 공기공급장치를 포함하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서, 유해가스는 유독성 가스 또는 특히, 반도체 재료를 제조할 때 예를 들어 LED를 제조할 때 발생되는 다른 반응가스 및 특히 암모니아(NH3), 수소(H2) 및 때때로 질소(N2)를 포함한다. 상기 형태의 유해가스는 다양한 방법으로 처리될 수 있다. 반응 유해가스의 처리와 변환을 위해 적합한 산화제 및 환원제에 의한 산화 또는 환원이 이용될 수 있다. 또한, 계속해서 추가로 연소하기 위해 각각의 유해가스는 연소기술에 의해 열분해될 수 있다.
앞서 설명한 변환 방법에 의해 유해가스가 처리되고 서두에 설명되는 기술의 장치가 종래기술에 공지되어 있다.
산업용 로(furnace)에서 발생되는 질산(nitride) 대기가스를 처리하기 위한 장치가 문헌 제 DE 36 18 346 C2호에 공개되고, 상기 장치에 의하면 가열될 수 있는 파이프 전향장치(deflector)가 역류 열교환기로서 배열된다. 상기 파이프 전향장치는, 하부로부터 중심의 파이프를 통해 상기 유해가스로 충진되고 다음에 역류(counter flow)내에서 상부로부터 하부를 향해 유출구 노즐까지 구성된다. 상기 노즐로부터 유출하는 가스는 점화원에 의해 점화되어, 가스는 파이프 전향장치를 가열한다. 상기 파이프 전향장치를 초기에 가열하기 위하여, 예를 들어 프로판 또는 부탄과 같은 운반가스(carrier gas)가 노즐을 가진 원형 도관을 통해 이동하고 점화된다. 상기 연소 파이프는, 하부 및 상부로 개방되어, 하부로부터 연소할 때 주변 공기가 상기 파이프 내부로 흡인된다. 예를 들어 암모니아(NH3)와 같은 유해가스가 포함되고 상기 파이프 전향장치에서 적합하게 미리 가열되면, 하기 식에 따라 상기 암모니아(NH3)는 분해된다.
2 NH3 = N2 + 3H2
따라서 반응가스로서 방출된 수소(H2)는 다음에, 하부로부터 상기 파이프내부로 흡인된 주변공기속에서 연소된다. 상기 방법에 의해, 열에너지는 반응가스의 연소로부터 유해가스의 열 분해까지 효과적으로 이용된다. 상기 열분해를 통해, 암모니아가 NOx 결합되어 연소될 수 있는 것이 완전히 방지된다.
또한 연소파이프를 이용한 연소작용에 의해 암모니아를 처리하기 위한 장치가 문헌 제 DE 43 00 865 C2 호에 공개되고, 상기 장치에 의하면, 처리되는 가스를 연소하기 위해 프로판 또는 메탄과 같은 가열가스가 이용된다. 암모니아의 점화작업을 준비하고 화염영역을 형성하기 위하여, 우선, 새로운 공기와 함께 혼합되는 가열가스가 상기 연소 파이프내에서 점화된다. 그 연결부에서, 신선한 공기를 흡인하는 상태인 암모니아는 연소된 가열가스가 유지되는 화염영역에서 상기 연소 파이프속으로 안내되고 연소되는 가열 가스에서 점화된다. 상기 연소 파이프는 토치 연소기아래에 공간적으로 배열되고, 상기 토치 연소기는 사실상 순수한 암모니아- 공기- 혼합물의 화염온도에서 연소 파이프내에서 연소되는 가열가스/암모니아 혼합물을 통해 화염관통(flame passage)에 의해 가열된다. 계속해서 상기 처리장치의 지속적인 작동을 유도하기 위하여 암모니아 공급을 서서히 증가시켜서 화염영역은 연소파이프로부터 상측을 향해 토치 연소기속으로 가압되고 동시에 완전히 중지될 때까지 가열가스 공급은 서서히 제한된다.
본 명세서에서 설명되는 유해가스의 변환을 위한 장치에 의하면, 화염 원(flame root)의 반복적인 중단에 의해 독립적이고 지속적인 작동이 방해되고, 즉 점화원(combustion source)으로부터 시작되는 연소공정이 반복해서 중지되고 새로 시작되어야 하는 문제가 발생된다.
본 발명의 목적은, 종래기술에 공개되고 유해가스를 변환하기 위한 장치를 개선하여, 작동개시된 후에 방해받지 않고 상기 장치가 지속적이며 독립적으로 작동할 수 있고 열분해되는 유해가스의 연소과정동안 상기 화염원의 중단을 제거하는 것이다.
상기 목적은, 서두에 설명된 기술의 장치에 의해 공급된 공기와 함께 반응가스를 전향시키고 와류를 형성시키기 위한 전향장치가, 상기 열분해 파이프속의 유해가스의 유동방향에 대하여 상기 열분해 파이프의 유출구의 하류에 배열되어 달성된다.
본 발명에 의하면, 상기 화염원의 중단작용은, 종래기술에 공개된 처리장치에 있어서 열분해 파이프로부터 이탈하고 열적으로 예비 분해된 반응가스 또는 반응영역내에 유입되는 유해가스가 점화원의 영역에서 공급공기와 충분하게 혼합되지 못한다는 사실에 기초하는 것으로 알려져 있다. 반응성을 가진 가스- 공기- 혼합물이 우선 상기 화염원과 일정한 거리를 두고 배열될 수 있고, 점화원으로부터 방출되고 연소작용을 위해 필요한 열에너지가 상기 반응가스- 공기 혼합물에 도달하지 못하며, 상기 거리는 화염원이 중단될 수 있을 정도로 클 수 있다.
이에 대하여, 본 발명에 따라 제공된 전향장치에 의하면, 열분해 파이프의 유출구로부터 유출되는 반응가스는 전향(deflection)된 후에 와류를 형성하여 공급된 공기와 함께 반응성의 혼합물로 결합되는 것이 유리하다.
본 발명의 유리한 실시예에 의하면, 실제로 상기 열분해 파이프내부의 상기 유해가스의 유동방향에 대해 상기 반응가스를 전향시키도록 상기 전향장치가 형성된다. 상기 처리장치는 역류원리에 따라 유리하게 작동될 수 있다. 따라서, 화염방향 또는 반응영역내에서 반응가스- 공기 혼합물의 유동방향에 대해 유해가스는 열분해 파이프내에서 유동하여, 혼합물이 연소될 때 발생되는 열은 유해가스의 열분해 변환에 유리하게 이용될 수 있다.
상기 유해가스는 예를 들어 암모니아(NH3) 및 수소(H2)를 포함하고, 상기 암모니아는 열분해 파이프내에서 수소 및 질소로 변환되며, 계속해서 이미 유해가스내에 포함된 수소이외에 상기 변환을 통해 발생되는 수소가 반응영역내에서 연소된다. 반응영역내에서 연소공정을 개시하기 위하여 이미 유해가스속에 포함된 수소가 이용되고, 즉 이미 유해가스속에 포함된 수소가 열분해 파이프로부터 유출된 후에 공급공기와 혼합되어 반응성의 혼합물로 형성되며, 상기 혼합물은 점화장치를 통해 점화(inflamed)된다. 따라서, 열분해 파이프내에서 열분해공정을 시작하고 유지되도록 발생된 연소열이 효과적으로 이용될 수 있다.
오직 암모니아가 제어되는 공정단계들이 종종 존재할 수 있기 때문에, 유해가스의 환경속에서 수소가 추가되어야 하는 데, 암모니아는 수소와 같이 쉽게 점화되지 않기 때문이다.
수소 대신에 또는 수소이외에 다른 연소가스가 공급될 수 있다. 예를 들어 천연가스 및/또는 프로판 및/또는 부탄 및/또는 도시가스 및/또는 코크스 로 가스를 고려할 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 수소 또는 다른 연소가스 등을 공급하거나 혼합하기 위하여, 공급장치, 예를 들어 공급도관이 제공될 수 있고, 상기 공급도관은 수소 또는 다른 연소가스 또는 이들의 혼합물을 상기 열분해 파이프의 내측부 및/또는 반응영역내에 유입되게 한다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 변환공정이 개시될 때 상기 열분해 파이프를 상기 유해가스의 열분해를 위해 요구되는 온도로 가열 및/또는 변환공정동안- 대략 수소가 불충분하게 공급될 때- 열분해 파이프가 상기 유해가스의 열분해를 위해 요구되는 온도로 유지되도록, 열분해 파이프를 가열하기 위한 가열요소가 제공될 수 있다.
이를 위해, 예를 들어 전기적으로 구동되거나 연소공정을 통해 공급되고 상기 열분해 파이프내에 배열되거나 열분해 파이프상에 배열되는 가열요소가 제공된다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 반응가스의 전향을 위한 상기 전향장치는 노출된 반사면을 포함한다.
자유롭게 배열된 즉, 개방되고 자유롭게 접근하는 반사면의 구성을 통해, 상기 열분해 파이프의 유출구로부터 유출되는 반응가스는 직접 상기 반사면으로 유동하고 반사면에서 튀어오를(rebound) 수 있어서 유리하고, 상기 반사면의 가장자리에서 와류가 형성되며, 계속해서 상기 와류는 상기 반사면의 개방된 구조에 의해 반응영역에서 자유롭게 수행될 수 있다. 이를 위해 상기 전향장치는 상기 열분해 파이프의 유출구와 근접한 영역에 위치한다.
특히 효과적으로 와류를 발생시키기 위해, 상기 열분해 파이프의 유출구 단면은, 상기 전향장치의 반사면의 작용단면에 적응된다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 반사면을 가진 상기 전향장치는 실제로 구형 캡 형상 또는 용기형상으로 제조된다. 구형 캡 형상을 가진 전향장치가 가지는 장점에 의하면, 구형 캡의 원통형 대칭구조를 이용하는 반응가스의 유출운동은 상기 반응영역내에서 대칭구조로 전향되고, 반응가스는 반응가스로 안내된 공기와 매우 균일하게 와류를 형성한다. 용기형상으로 구성된 전향장치가 가지는 장점에 의하면, 전향장치는 예를 들어 유리한 비용으로 제조되고 시간을 적게 소비하며 금속블랭크의 해당 굽힘각이 형성되게 한다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 열분해 파이프로부터 유출한 반응가스가 우선 전향장치에 집중되도록, 상기 열분해 파이프의 유출구는 노즐 형상으로 제조된다. 반응가스의 유출속도가 상기 노즐에 의해 증가되기 때문에, 열분해 파이프내부로 연소 또는 화염 반작용(flame rebound)이 방지된다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 점화장치는, 미리 주어진 거리를 가지는 것이 선호되며 상기 전향장치의 측부에 배열된다. 따라서 한편으로 점화장치는 우선 발생된 반응가스- 공기 혼합물과 근접하게 배열된다. 다른 한편으로, 상기 거리에 의해, 유입된 공기는 상기 점화장치와 전향장치사이를 통과해 유동하고 전향장치의 절단 변부에서 와류를 형성하는 반응가스와 효과적으로 혼합된다.
또한, 연소공정으로부터 직접적으로 화염이 작용하기 전에 상기 전향장치는 상기 점화장치를 보호하도록 상기 점화장치는 전향장치의 영역내에 배열된다.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 상기 점화장치는 실제로 판(plate) 형상이거나 원형인 적어도 한 개의 글로우 점화기를 포함하고, 글로우 점화기는 용기형상의 전향장치의 외측 종방향 측부 또는 구형 캡 형상의 전향장치의 외측부에 대해 거리를 가지며 배열된다. 따라서, 상기 글로우 점화기는 가열되는 한 전기에너지에 의해 점화된 상태이거나 글로우상태로 되어, 상기 점화장치는 반응가스의 연소에 필요한 열에너지를 공급하게 된다.
또한 점화장치의 또 다른 기술, 예를 들어 점화 전극 또는 캐리어 가스(carrier gas)로 작동되는 가스 버너를 사실상 고려할 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 반응영역을 형성하기 위해, 상기 열분해 파이프는 선호적으로 동심구조를 이루며 적어도 반응 파이프에 의해 영역별로 둘러싸인다. 따라서 상기 반응영역에 형성되는 반응가스 공기 혼합물은 경계를 이루는 공간영역내에 밀폐되고, 형성된 상기 혼합물은 완전히 연소될 수 있다.
반응가스를 연소하기 위해 열분해 파이프속의 유해가스의 유동방향에 대해 공기가 상기 반응영역속으로 유입되는 한, 상기 역류원리의 실현은 특히 유리하다. 상기 구성은, 반응 파이프내에서 목표로 하는 연소과정에 효과적이고, 화염방향은 공기의 유동방향과 일치한다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 공기공급장치는 송풍기를 포함하고, 상기 송풍기는 공기유동방향을 향해 반응파이프의 전방 또는 후방에 배열되어, 반응가스를 연소하기 위해 필요한 공기가 과압(overpressure) 또는 아압(underpressure) 상태로 공급된다.
또한, 상기 반응 파이프는 공기유동에 의해 외부로부터 냉각되는 것이 유리하다. 또한, 상기 냉각 공기유동은 반응영역의 단부에서 가열된 연소 배출가스와 혼합되고 동시에 연소배출가스가 냉각될 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 점화장치 및/또는 전향장치는, 상기 반응 파이프의 공기유입측 단부의 영역에 배열된다. 상기 구성에 의해 와류를 형성한 반응가스는 가능한 신속하게 유입된 공기와 혼합된다. 상기 영역에 점화장치가 제공되어 연소작용이 이미 시작된다. 또한 상기 반응 파이프는 다음에 연소에 의해 발생되는 화염을 위한 안내채널을 형성한다.
반응가스와 유입된 공기의 혼합물을 전달하기 위해 전향장치의 영역내에서 반응 파이프의 공기유입측 단부의 영역에서 유입된 공기를 와류로 형성하기 위한 안내판이 선호적으로 전향장치의 높이에 배열된다. 상기 안내판이 가지는 장점에 의하면, 반응파이프내부에 회전하는 공기유동이 형성되어, 연소에 의해 발생되는 열이 반응파이프의 벽에 의해 유지된다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 열분해 파이프의 내측부 및/또는 외측부에 유해가스 또는 반응가스- 공기 혼합물의 와류형성 및/또는 열전달을 위한 요소들이 배열될 수 있다. 기다랗게 형성되는 것이 선호되는 상기 요소에 의해, 상기 열분해 파이프의 표면적은 증가되고, 열분해 공정에서 반응가스의 연소에 의해 발생되는 열의 열전달작용이 증가된다. 또한, 상기 기다란 요소에서 발생되는 와류형성은 열분해파이프 내부에서 이루어지는 유해가스 또는 반응영역내에서 반응가스- 공기 혼합물의 혼합작용에 영향을 주어, 열분해공정 또는 연소공정의 효율이 증가된다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 반응 파이프는 공기 유동방향을 따라 영역별로 안내 파이프내부에서 돌출하고, 상기 안내 파이프와 반응 파이프사이에 공기공급을 위한 원형 틈새가 형성되며, 상기 안내 파이프는 상기 반응 파이프의 하류에서 연소영역을 둘러싼다.
상기 연소영역에서, 필요한 경우 아직 반응하지 않은 성분을 추가로 산화시키고 연소배출가스를 전체적으로 냉각시키기 위하여, 상기 원형 틈새를 통해 추가의 공기가 가열된 연소배출가스와 혼합된다.
발생된 연소열 앞에서 연소장치의 주변부를 보호하기 위하여, 열분해 파이프, 반응 파이프, 안내파이프, 전향장치 및 점화장치를 거리를 두고 둘러싸는 외측의 배출가스 파이프가 제공된다. 동시에 추가의 유동경로에서 이미 상당히 가열된 연소가스를 상기 배출가스 파이프의 벽으로부터 떨어져 유지하도록 배출가스 파이프내에서 상기 안내판은 냉각된 벽유동을 형성하기 위해 이용된다. 또한, 전체적으로 다량의 공기가 상기 장치를 통해 흡인되어, 배출가스의 혼합작용은 점화 경계아래에서 변환 또는 연소작용없이 항상 혼합물을 만들어 낸다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 주어진 온도에서 연소배출가스를 추가로 냉각시키기 위해, 연소배출가스에 대해 아직 이용가능한 잔여 열을 뺏는 열교환기가 제공될 수 있다.
반응가스를 냉각시키기 위해 추가로 주변공기를 이용한 희석작용이 수행되는 것이 고려된다. 이를 위해 일반적으로 점화경계 아래에서 혼합을 위해 필요한 공기량의 여러 배의 공기량이 요구된다.
본 발명의 또 다른 목적들, 장점들, 특징 및 이용 가능성들이, 도면을 참고하여 실시예들에 관한 하기 설명으로 알 수 있다. 따라서, 요약설명과 독립적으로 청구범위 또는 인용관계에서 임의의 유용한 조합에 관한 설명 및/또는 도시된 모든 특징들이 본 발명의 대상을 구성한다.
도 1은, 유해가스를 처리하기 위한 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는, 도 1의 장치를 상세히 도시한 도면.
도 1 및 도 2는, 본 발명을 따르고 예를 들어 반도체 재료를 제조할 때 발생되는 유해가스를 처리하기 위한 장치(1)의 실시예를 도시한다. 상기 형태의 유해가스는, 공정가스로서 수소 및 암모니아와, 특히 금속 유기결합하고 소량으로 상기 공정가스에 첨가되는 다른 가스들을 포함한다. 또한 상기 공정배출가스는 질소와 혼합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반응가스내에서 열분해를 통해 상기 유해가스가 변환되고 계속해서 상기 반응가스는 공기의 공급을 통해 연소되며, 상기 반응가스가 연소될 때 발생되는 열은 하기 방법에 따라 유해가스의 열분해를 위해 이용된다.
본 발명에 의하면, 상기 장치(1)는, 가열될 수 있는 열분해 파이프(2)를 포함하고, 상기 열분해파이프를 통해 열분해를 위한 유해가스가 유동한다. 상기 유해가스는 예를 들어, 암모니아(NH3)를 포함하여, 상기 유해가스는 열공급을 통해 반응가스로서 수소(H2)와 질소(N2)로 변환된다.
상기 열분해 파이프(2)의 유출구(3)에 대해 하류에 점화장치(4)와 공기공급장치(5)가 배열되고, 반응영역(6)내에서 반응가스의 연소작용에 이용된다. 상기 열분해 파이프(2)내에서 상기 각 유해가스의 유동장치에 대해 유출구(3)의 하류에 전향장치(7)가 배열되고, 상기 유출구(3)로부터 배출된 반응가스가 실질적으로 각 유해가스의 유동장치에 대해 열분해 파이프(2)속에서 전향된다. 역류원리(countercurrent principle)에 의하면, 반응가스가 연소될 때 자유롭게 이동하는 열에너지가 상기 열분해 파이프(2)내에서 특히 상기 유해가스의 열분해를 위해 유리하게 이용된다.
전향(deflection)작용 이외에 본 발명을 따르는 전향장치(7)는, 상기 유출구(3)로부터 방출되는 반응가스를 공급되는 공기와 와류(swirl)로 혼합시키기 위해 이용된다. 발생된 반응성의 혼합물은 다음에, 상기 전향장치(7)의 측부에 배열된 점화장치(4)에서 점화되어 가열된다. 상기 수소(H2)와 질소(N2)로 분해되는 암모니아(NH3)에 있어서, 상기 수소(H2)는 공급된 공기속에 포함된 산소(O2)와 연소되어 무해한 물(H2O)이 생성된다
유해가스내에 이미 포함될 수 있는 수소(H2)가 상기 열분해 파이프(2)로부터 유출된 후에 공급된 공기와 반응성의 혼합물로 결합되고 상기 혼합물이 점화장치(4)에 의해 점화되어 반응영역내에서 연소공정이 개시되도록 수소가 이용될 수 있는 것이 유리하다. 그 결과 발생된 연소열은 다음에 상기 열분해 파이프(2)의 역류배열에 기초하여 열분해 공정의 개시 및 유지에 이용될 수 있다. 예를 들어 주로 암모니아(NH3)만 유입되는 공정단계들이 있기 때문에, 상기 유해가스에 대해 수소(H2)가 추가되어야 한다.
상기 실시예에서 상기 전향장치(7)는, 반응가스의 방향전환을 위한 반사면을 가지며 사실상 구형캡(spherical cap) 형상으로 형성된다. 따라서, 특히 대칭구조로 와류가 형성되고 상기 반응가스는 공급된 공기와 특히 균일하게 혼합된다.
또한, 상기 유출구(3)의 단면은, 상기 전향장치(7)의 구형 반사면의 작용단면에 적응된다. 상기 실시예에 의하면, 상기 구성은, 노즐 형태를 가지는 열분해 파이프(2)의 유출구(3) 형상을 통해 이루어진다.
또한, 상기 노즐 형상이 가지는 장점에 의하면, 상기 반응가스는 노즐작용에 의해 증가된 유출속도를 가지며 상기 유출구(3)로부터 유출되고, 상기 반응영역으로부터 상기 열분해 파이프(2)의 내부로 화염 반작용(flame rebound)이 방지된다.
중요한 연소 또는 점화에너지를 공급하기 위해 제공되는 점화장치(4)는 상기 실시예에서 구형의 글로우(glow) 점화기로서 구성되고, 상기 점화장치(4)는 구형 캡 형상을 가진 상기 전향장치(7)의 외측부와 거리를 두고 떨어져 배열된다. 한편, 상기 점화장치(4)는 형성된 반응-공기 혼합물과 가장 근접하게 위치한다. 다른 한편, 상기 거리(d)에 의해 유입된 공기는 상기 점화장치(4)와 전향장치(7)사이에서 유동하고 상기 전향장치(7)의 절단 변부에서 와류를 형성하는 반응가스와 함께 특히 효과적으로 혼합된다.
상기 실시예에서 점화장치(4)는 전향장치(7)의 영역에서, 연소과정으로부터 발생하는 직접적인 화염효과가 형성되기 전에 상기 전향장치(7)는 상기 점화장치(4)를 보호하도록 배열된다.
반응영역을 형성하기 위하여, 상기 실시예에 의하면, 상기 열분해 파이프(2)는 우선 반응 파이프(8)에 의해 영역별로 동심구조로 둘러싸인다.
상기 반응영역내에 형성되는 반응가스- 공기 혼합물은 경계를 형성하는 공간영역내에 포착되어 유지되고, 상기 공간영역에 형성되는 혼합물은 특히 완전하게 연소될 수 있다.
역류원리(countercurrent principle)를 실현하기 위해, 열분해 파이프(2)내부의 각 유해가스의 유동방향에 대하여 반응가스를 연소시키기 위한 공기는 반응영역(6)속으로 이동한다. 전체적으로 상기 반응 파이프(8)내에서 목표로 하는 연소공정이 수행되고, 화염방향은 공기의 유동방향(b)에 해당한다.
상기 점화장치(4)와 전향장치(7)는 상기 반응 파이프(8)의 공기유입측 단부(9) 영역에 배열된다. 상기 구성에 의해, 와류형태의 반응가스는 특히 신속하고 효과적으로 유입되는 공기와 혼합되어, 상기 연소작용이 즉시 수행된다. 따라서, 상기 반응 파이프(8)는 연소시 발생되는 화염을 위한 안내 채널을 형성한다.
또한, 전체적으로 전향장치(7)의 특수 구성 및 점화장치(4)의 구성영역에 직접적인 배열을 통해, 화염원의 중단이 방지되고 장치가 독립적으로 지속적인 작동하는 것이 보장된다.
유입된 공기와 반응가스의 혼합물을 전달하기 위해, 유입된 공기의 와류발생을 위한 안내판(guide plate)(10)이 상기 반응 파이프(8)의 공기유입측 단부(9)의 영역에서 상기 전향장치(7)의 높이에 배열된다.
또한, 상기 실시예에 의하면, 상기 열분해 파이프(2)의 내측부 및 외측부에 유해가스 또는 반응가스- 공기 혼합물의 열을 전달하고 와류를 형성하기 위한 기다란 요소들이 배열된다. 상기 기다란 요소들에 의해 열분해 공정에서 상기 열분해 파이프(2)의 표면이 증가되어, 반응가스의 연소시 발생되는 열을 전달하는 작용이 개선된다.
또한, 상기 기다란 요소들에서 발생되는 와류가, 상기 열분해 파이프(2)내부의 유해가스 또는 상기 반응영역(6)내부의 반응가스- 공기 혼합물의 혼합 및 회전에 영향을 주고, 상기 열분해 공정 및 연소공정의 효율이 증가된다.
상기 실시예에 의하면, 상기 반응 파이프(8)는 안내파이프(11)내부에서 영역별로 공기 유동방향(b)을 따라 돌출하고, 상기 안내파이프(11)와 반응 파이프(8)사이에서 공기공급을 위한 원형 틈새(12)가 형성되어, 상기 안내파이프는 상기 반응 파이프의 하류영역에서 연소영역(13)을 둘러싼다. 상기 연소영역(13)에서, 아직 반응하지 않은 성분을 추가로 산화시키고 연소배출가스를 전체적으로 냉각시키기 위하여, 가열된 연소배출가스에 대해 상기 원형 틈새(12)를 통해 추가의 공기가 혼합된다.
연소열이 발생되기 전에 연소장치(1)의 주변부를 보호하기 위하여, 외부의 배출가스 파이프(15)가 제공되고, 상기 배출가스 파이프는 열분해 파이프(2), 반응 파이프(8), 안내파이프(11), 전향장치(7) 및 점화장치(4)를 거리를 두고 둘러싼다. 따라서, 상기 배출가스 파이프(15)의 내측부에서 안내파이프(11)는 냉각된 벽유동을 형성하여, 추가의 유동과정에서 아직도 매우 고온인 연소가스가 상기 배출파이프(15)에 의해 유지된다.
또한 연소가스를 냉각하기 위하여 배출가스 파이프(15)의 또 다른 경로에서, 주어진 온도에서 상기 배출가스를 냉각하는 열교환기(17)가 제공된다.
또한 상기 공기공급장치(5)는 송풍기(16)를 포함하고, 상기 실시예에서 상기 송풍기는 공기 유동방향(b)을 따라 반응파이프 및 열교환기(17)를 향해 배열되어, 장치가 발생시키는 음압을 받으며 반응가스의 연소를 위해 필요한 공기가 공급된다. 또한, 전체적으로 다량의 공기가 상기 장치를 통해 흡인되어, 배출가스의 혼합작용은 점화 경계아래에서 변환 또는 연소작용없이 항상 혼합물을 만들어 낸다.
1....유해가스를 처리하기 위한 장치.
2....열분해 파이프,
3....유출구
4.....점화장치,
5....공기공급장치,
6....반응영역,
7....전향장치,
8....반응 파이프,
9....단부,
10....안내판,
11....안내파이프,
12....원형 틈새,
13....연소영역,
14....열전달 및/또는 와류 발생요소,
15....배출가스 파이프,
16....송풍기,
17....열교환기.

Claims (16)

  1. 예를 들어 반도체 재료를 생산할 때 발생되고 특히 암모니아를 포함한 유해가스를 연소를 통해 처리하기 위한 장치로서, 가열될 수 있는 열분해 파이프(2)를 포함하고, 상기 열분해 파이프를 통해 상기 유해가스는 열분해될 때까지 반응가스내에서 유동하며, 반응영역(6)내에서 상기 반응가스를 연소하기 위해 상기 열분해 파이프(2)의 유출구(3)의 하류에 배열된 점화장치(4)와 공기공급장치(5)를 포함하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치에 있어서,
    공급된 공기와 함께 반응가스를 전향시키고 와류로 형성시키기 위한 전향장치(7)가, 상기 열분해 파이프(2)속의 유해가스의 유동방향(a)에 대하여 상기 열분해 파이프(2)의 유출구(3)의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 실제로 상기 열분해 파이프(2)내부의 상기 유해가스의 유동방향(a)에 대해 상기 반응가스를 전향시키기 위해 상기 전향장치(7)가 형성되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반응가스의 전향을 위한 상기 전향장치(7)는 노출된 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 열분해 파이프(2)의 유출구 단면은, 상기 전향장치(7)의 반사면의 작용단면에 적응되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4 항에 있어서, 반사면을 가진 상기 전향장치(7)는 실제로 구형 캡 형상 또는 용기형상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열분해 파이프(2)의 유출구(3)는 노즐 형상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점화장치(4)는, 미리 주어진 거리(d)를 가지는 것이 선호되며 상기 전향장치(7)의 측부에 배열되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점화장치(4)는 실제로 판(plate) 형상이거나 원형인 적어도 한 개의 글로우 점화기를 포함하고, 글로우 점화기는 용기형상의 전향장치의 외측 종방향 측부 또는 구형 캡 형상의 전향장치(7)의 외측부에 대해 거리를 가지며 배열되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응영역(6)을 형성하기 위해, 상기 열분해 파이프(2)는 선호적으로 동심구조를 이루며 적어도 반응 파이프(8)에 의해 영역별로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 반응가스를 연소하기 위해 열분해 파이프(2)속의 유해가스의 유동방향(a)에 대해 공기가 상기 반응영역(6)속으로 유입하도록 상기 공기공급장치(5)가 구성되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 점화장치(4) 및/또는 전향장치(7)는, 상기 반응 파이프(8)의 공기유입측 단부(9)의 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 전향장치의 영역내에서 반응 파이프(8)의 공기유입측 단부(9)의 영역에서 유입된 공기를 와류로 형성하기 위한 안내판(10)이 선호적으로 전향장치(7)의 높이에 배열되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 파이프(8)는 공기유동방향(b)을 따라 영역별로 안내 파이프(11)내부에서 돌출하고, 상기 안내 파이프(11)와 반응 파이프(8)사이에 공기공급을 위한 원형 틈새(12)가 형성되며, 상기 안내 파이프(11)는 상기 반응 파이프(8)의 하류에서 연소영역(13)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열분해 파이프(2)의 내측부 및/또는 외측부에 상기 유해가스 또는 반응가스- 공기 혼합물을 와류로 형성 및/또는 열전달하기 위한 요소(14)가 배열되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열분해 파이프(2), 반응 파이프(8), 안내파이프(11), 전향장치(7) 및 점화장치(4)를 거리를 두고 둘러싸는 외부의 배출가스 파이프(15)가 제공되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 연소배출가스를 냉각시키기 위한 열교환기(17)가 상기 배출가스 파이프(15)내에 제공되는 것을 특징으로 하는 연소를 통해 유해가스를 처리하기 위한 장치.
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