KR20140104848A - 가연성 폐가스 처리 장치 - Google Patents

가연성 폐가스 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 상단의 외측에서 내측으로 가연성 폐가스가 유입되며, 상부의 내측면에 인접한 점화 영역에서 상기 폐가스가 점화되어 연소되는 연소 챔버와, 상하부가 개방된 통 형상이며, 상단이 상기 연소 챔버의 상단보다 높게 연장되고 내측면이 상기 연소 챔버의 외측면으로부터 소정 간격으로 이격되도록 형성되는 외부 챔버 본체와, 상기 연소 챔버의 상단 직경에 대응되는 내경을 갖는 링 형상으로 형성되어 상기 연소 챔버의 상단으로부터 이격되도록 상기 외부 챔버 본체의 상부 내측에 결합되는 차단판 및 상기 외부 챔버 본체의 하부로 상기 폐가스가 유입되도록 하는 폐가스 유입구를 구비하는 외부 챔버와, 상기 배관 하우징의 외측을 감싸도록 형성되는 히터와, 상기 외부 챔버의 상부에 결합되며, 상기 외부 챔버의 내측 상부로 측부연소 공기를 공급하고, 상기 연소 챔버의 상부 중앙으로 상부 연소 공기를 공급하는 공기 공급부 및 상기 상부 커버에 설치되며, 상기 점화 영역에 글라이딩 플라즈마를 공급하는 글라이딩 플라즈마 토치를 포함하며, 상기 측부 연소 공기는 상기 차단판에 의하여 유도되어 상기 점화 영역을 포함하는 상기 연소 챔버의 상부 내측으로 공급되도록 형성되는 가연성 폐가스 처리 장치를 개시한다.

Description

가연성 폐가스 처리 장치{Combustible gas scrubber}
본 발명은 반도체 공정에서 발생되는 가연성 폐가스를 글라이딩 플라즈마를 이용하여 처리하는 가연성 가스 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 생산 공정과 같은 공정에서 배출되는 가연성 폐가스는 가스 스크러버(Gas Scrubber)에 의하여 처리된 후 배출된다. 상기 가스 스크러버는 가열 타입 스크러버와 연소 타입 스크러버로 구분될 수 있다.
상기 가열 타입 스크러버는 열을 가하여 가연성 폐가스를 처리하기 때문에, 기본적으로 가열에 대한 전기 소비량을 증가시킨다. 또한, 상기 가열 타입 스크러버는 가연성 가스의 발열 및 수소 취성에 의해 히터의 수명이 짧아져 히터 교체에 따른 비용이 증가되는 문제가 있다.
상기 연소 타입 스크러버는 CH4와 같은 화석연료를 사용하여 가연성 폐가스를 처리하게 되므로, 화석연료에 대한 별도의 유틸리티를 필요하며, 화석 연료에 대한 비용 및 별도의 유틸리티에 대한 비용을 증가시킨다. 또한, 상기 연소 타입 스크러버에 사용되는 CH4와 같은 화석연료는 자체적으로 폭발 위험성이 있으며, 환경적인 측면에서 이산화탄소 발생량을 증가시켜 지구 온난화를 가속화시키는 문제가 있다.
본 발명은 가연성 폐가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 글라이딩 플라즈마를 이용한 가연성 폐가스 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 가연성 폐가스 처리 장치는 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 상단의 외측에서 내측으로 가연성 폐가스가 유입되며, 상부의 내측면에 인접한 점화 영역에서 상기 폐가스가 점화되어 연소되는 연소 챔버와, 상하부가 개방된 통 형상이며, 상단이 상기 연소 챔버의 상단보다 높게 연장되고 내측면이 상기 연소 챔버의 외측면으로부터 소정 간격으로 이격되도록 형성되는 외부 챔버 본체와, 상기 연소 챔버의 상단 직경에 대응되는 내경을 갖는 링 형상으로 형성되어 상기 연소 챔버의 상단으로부터 이격되도록 상기 외부 챔버 본체의 상부 내측에 결합되는 차단판 및 상기 외부 챔버 본체의 하부로 상기 폐가스가 유입되도록 하는 폐가스 유입구를 구비하는 외부 챔버와, 상기 배관 하우징의 외측을 감싸도록 형성되는 히터와, 상기 외부 챔버의 상부에 결합되며, 상기 외부 챔버의 내측 상부로 측부연소 공기를 공급하고, 상기 연소 챔버의 상부 중앙으로 상부 연소 공기를 공급하는 공기 공급부 및 상기 상부 커버에 설치되며, 상기 점화 영역에 글라이딩 플라즈마를 공급하는 글라이딩 플라즈마 토치를 포함하며, 상기 측부 연소 공기는 상기 차단판에 의하여 유도되어 상기 점화 영역을 포함하는 상기 연소 챔버의 상부 내측으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 공급부는 상기 외부 챔버의 상단에 내측단이 결합되는 링 형상의 하부판과, 상기 하부판의 외측단에 하단이 결합되며 상기 측부 연소 공기가 공급되는 공기 공급구를 적어도 2개 구비하는 외부관과, 상기 외부관의 상부를 차폐하도록 결합되는 상부판과, 상기 외부관의 내측에서 상기 상부판의 하면에 결합되며, 상기 외부관의 하단보다 돌출되도록 하부로 연장되는 내부관 및 상기 상부판에 결합되어 상기 상부 연소 공기를 상기 연소 챔버의 상부 중앙으로 공급하는 공기 공급관을 포함할 수 있다. 이때, 상기 공기 공급관은 상기 상부판의 중앙을 관통하여 상기 연소 챔버의 상단보다 낮은 위치까지 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 공기 공급부는 상기 외부관과 상기 내부관의 사이의 영역으로 상기 내부관의 외측면의 접선 방향으로 측부 연소 공기가 유입되도록 상기 공기 공급구에 결합되는 측부 공기 유입관 및 상기 공기 공급관에 결합되어 상기 상부 연소 공기를 공급하는 상부 공기유입관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차단판은 상면이 상기 내부관의 하단면과 동일한 위치의 높이에 위치하는 평면인 상면과, 상기 내부관의 외측면과 대응되는 영역인 상면의 내측단으로부터 하부 방향으로 경사지는 경사면을 구비하여 형성되며, 상기 공기 분사구로부터 공급되는 연소 공기가 상기 연소 챔버의 상부 내측으로 분사되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 외부 챔버는 상기 외부 챔버 본체의 하부에서 외측면을 따라 외측 방향으로 돌출되도록 형성되며, 상기 폐가스 유입구가 형성되는 폐가스 선회관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 글라이딩 플라즈마 토치는 글라이딩 플라즈마가 형성되는 단부가 상기 연소 챔버의 상단 내측면에 인접하여 형성될 수 있다.
본 발명의 폐가스 처리 장치는 폐가스가 연소 챔버의 상부에서 연소 챔버의 내측으로 유입되면서 연소 공기와 혼합되고 글라이딩 플라즈마에 의하여 점화 및 연소되도록 함으로써 폐가스의 안정적인 연소가 가능하게 하며, 폐가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폐가스 처리 장치는 폐가스와 혼합되는 측부 연소 공기외에 추가로 연소 챔버의 중앙 영역으로 상부 연소 공기가 유입되어 연소되는 폐가스와 혼합되도록 함으로써 폐가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폐가스 처리 장치는 폐가스가 연소 챔버와 외부 챔버의 사이의 공간을 하부에서 상부로 흐르면서 히터의 열과 함께 연소 챔버의 열에 의하여 예열되어 연소 챔버로 유입되도록 함으로써 폐가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 폐가스 처리 장치의 A-A 수직 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 폐가스 처리 장치의 B-B 수평 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 폐가스 처리 장치의 글라이딩 플라즈마 토치의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 도 2에 대응되는 수직 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 폐가스 처리 장치에 대하여 설명한다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 폐가스 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 폐가스 처리 장치의 A-A 수직 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 폐가스 처리 장치의 B-B 수평 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 폐가스 처리 장치의 글라이딩 플라즈마 토치의 수직 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 도 2에 대응되는 수직 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 폐가스 처리 장치(100)는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 연소 챔버(100)와 외부 챔버(200)와 히터(300)와 공기 공급부(400) 및 글라이딩 플라즈마 토치(500)를 포함하여 형성된다.
상기 연소 챔버(100)는 소정 높이를 가지며, 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 바람직하게는 원통 형상, 육각통 또는 팔각통 형상으로 형성된다. 상기 연소 챔버(100)는 내부에 가연성 폐가스가 연소되는 연소 공간을 제공하게 된다. 상기 연소 챔버(100)는 상부의 내측면에 인접한 영역에 글라이딩 플라즈마 토치(500)에서 생성되는 글라이딩 플라즈마에 의하여 폐가스가 점화되는 점화 영역(c)을 포함한다. 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 상부의 외측으로부터 내측으로 유입되어 점화 영역(c)에서 점화되며, 내부의 연소 공간에서 연소된다.
한편, 상기 연소 챔버(100)는 하단으로부터 수평 방향으로 연장되는 연소 하부 플랜지(110)를 더 포함하여 형성된다. 상기 연소 하부 플랜지(110)는 연소 챔버(100)의 하부에 위치하는 냉각 유닛(미도시) 또는 포집 유닛(미도시)이 연결되도록 한다.
상기 외부 챔버(200)는 외부 챔버 본체(210)과 차단판(220) 및 폐가스 유입구(240)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 외부 챔버(200)는 폐가스 선회관(230) 및 폐가스 유입관(250)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 외부 챔버 본체(210)는 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 바람직하게는 원통, 육각통 또는 팔각통 형상으로 형성된다. 상기 외부 챔버 본체(210)는 바람직하게는 내측면이 연소 챔버(100)의 외측면의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 외부 챔버 본체(210)는 내경이 연소 챔버(100)의 외경보다 크게 형성되며, 내측에 연소 챔버(100)가 삽입되도록 형성된다. 즉, 상기 외부 챔버 본체(210)는 내측면이 연소 챔버(100)의 외측면로부터 소정 간격으로 이격되도록 연소 챔버(100)와 결합된다. 또한, 상기 외부 챔버 본체(210)는 상단이 연소 챔버(100)의 상단보다 높게 연장되어 연소 챔버(100)의 상단보다 돌출되도록 형성된다.
따라서, 상기 외부 챔버 본체(210)는 연소 챔버(100)와 함께 폐가스가 흐르는 폐가스 통로(a)를 형성하게 된다. 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 외측면과 외부 챔버 본체(210)의 내측면 사이의 폐가스 통로(a)를 통과하면서 예비 가열된 후에 연소 챔버(100)에 유입된다.
상기 차단판(220)은 링 형상으로 형성되며, 보다 구체적으로는 외부 챔버 본체(210)의 내경에 대응되는 외경과 연소 챔버(100)의 내경 또는 외경에 대응되는 내경을 갖는 링 형상으로 형성된다. 상기 차단판(220)은 상대적으로 외측에 위치하며 평면인 상면(221)과, 상면(221)의 내측단으로부터 하부 방향으로 경사지는 경사면(222)을 구비하여 형성된다. 상기 차단판(220)의 하면(223)은 평면으로 형성될 수 있다. 상기 차단판(220)은 연소 챔버(100)의 상단으로부터 이격되도록 외부 챔버 본체(210)의 상부 내측면에 결합된다. 상기 차단판(220)은 공기 공급부(400)로부터 연소 챔버(100)와 외부 챔버 본체(210) 사이의 상부로 공급되는 측부 연소 공기가 연소 챔버(100)의 상부 내측으로 유입되도록 한다.
상기 폐가스 선회관(230)은 외부 챔버 본체(210)의 하부에서 외측면을 따라 외측 방향으로 돌출되는 관 형태로 형성된다. 상기 폐가스 선회관(230)은 연소 챔버(100)의 외측면과 함께 폐가스가 선회하는 폐가스 선회 통로(b)를 형성하게 된다. 상기 폐가스 선회 통로(b)는 폐가스 통로(a)의 하부와 연결된다. 상기 폐가스 선회관(230)은 폐가스 유입구(240)를 통하여 유입되는 폐가스가 폐가스 선회 통로(b)를 선회하면서 폐가스 통로(a)로 유입되도록 한다. 상기 폐가스 선회 통로(b)는 폐가스 통로(a)보다 폭이 넓게 되므로, 폐가스의 압력을 증가시켜 폐가스가 보다 원활하게 폐가스 통로(a)로 유입되도록 한다.
상기 폐가스 선회관(230)은 선회 상판(231)과 선회 측판(232)이 직각을 이루도록 결합되며. 선회 상판(231)의 내측단이 외부 챔버 본체(210)의 하단에 결합되어 수직 단면이 사각 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 폐가스 선회관(230)은 수직 단면이 호 형상 또는 반원 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 폐가스 선회 통로(b)는 하부가 연소 챔버(100)의 연소 하부 플랜지(110)에 의하여 차폐될 수 있으며, 별도의 부재에 의하여 차폐될 수 있다. 상기 폐가스 선회관(230)의 선회 측판(232)에는 외부 챔버 본체(210)를 연소 하부 플랜지(110)에 고정하기 위한 외부 플랜지(233)을 포함하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 폐가스 선회관(230)은 형성되지 않고, 외부 챔버 본체(210)가 폐가스 선회관(230)이 형성되는 영역까지 연장되며, 폐가스 유입구(240)가 외부 챔버 본체(210)에 직접 형성되어 폐가스 유입관(250)이 결합되도록 형성될 수 있다.
상기 폐가스 유입구(240)는 폐가스 선회관(230)에 형성되며, 보다 구체적으로는 폐가스 선회관(230)의 선회 측판(232)에 형성된다. 한편, 상기 폐가스 유입구(240)는 폐가스 선회관(230)이 형성되지 않는 경우에 외부 챔버 본체(210)에 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입구(240)는 적어도 한 개로 형성되며 바람직하게는 서로 대칭되는 위치에 적어도 두 개로 형성될 수 있다. 상기 폐가스 유입구(240)는 외부 챔버 본체(210)와 연소 챔버(100)의 사이의 폐가스 통로(a)의 하부로 폐가스가 유입되도록 한다.
상기 폐가스 유입관(250)은 폐가스 유입구(240)에 결합되며, 축 방향이 외부 챔버 본체(210)의 중심 방향을 향하도록 폐가스 유입구(240)에 결합된다. 또한, 상기 폐가스 유입관(250)은 축 방향이 외부 챔버 본체(210)의 중심 방향에 대하여 경사지도록 폐가스 유입구(240)에 결합될 수 있다. 상기 폐가스 유입관(250)은 폐가스 선회 통로(b)로 폐가스를 공급하게 된다.
상기 히터(300)는 일반적인 재킷 히터(jacket heater)로 형성되며, 외부 챔버 본체(210)의 외측을 감싸도록 형성된다. 상기 히터(300)는 외부 챔버 본체(210)와 연소 챔버(100)를 가열하여 폐가스 통로(a)와 연소 챔버(100)의 내부를 가열하게 된다. 또한, 상기 히터(300)는 폐가스 통로(a)로 유입되는 폐가스를 예비 가열하여, 폐가스가 가열된 상태에서 연소 챔버(100)로 유입되도록 한다.
상기 공기 공급부(400)는 하부판(410)과 외부관(420)과 상부판(430)과 내부관(440) 및 공기 공급관(450)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 공기 공급부(400)는 측부 공기 유입관(460) 및 상부 공기 유입관(470)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 공기 공급부(400)는 외부 챔버 본체(210)의 상부에 결합되어 연소 챔버(100)와 외부 챔버 본체(210)의 상부를 차폐한다. 또한, 상기 공기 공급부(400)는 외부 챔버 본체(210)의 내측 상부로 측부 연소 공기를 공급하며, 연소 챔버(100)의 상부 중앙으로 상부 연소 공기를 공급하게 된다.
상기 하부판(410)은 링 형상의 판상으로 형성되며, 내측단이 외부 챔버 본체 (210)의 상단에 결합된다. 따라서, 상기 하부판(410)은 외부 챔버 본체(210)의 외측으로 연장되도록 결합된다.
상기 외부관(420)은 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 하단이 하부판(410)의 외측단에 결합된다. 상기 외부관(420)은 연소 공기가 유입되는 공기 공급구(421)를 적어도 두 개를 포함하여 형성된다. 한편, 상기 공기 공급구(1431)는, 도 5를 참조하면, 상부판(1430)에 상부에서 하부 방향으로 형성될 수 있다.
상기 공기 공급구(421)에는 측부 공기 유입관(460)이 결합된다. 또한, 상기 외부관(420)은 상단에서 외측으로 연장되도록 형성되어 상부판(430)에 결합되는 상부 플랜지(422)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 외부관(420)은 상부 플랜지(422)에 의하여 상부판(430)에 볼트 체결되어 결합될 수 있다.
상기 상부판(430)은 판상으로 형성되며, 외부관(420)의 상부를 차폐하도록 외부관(420)의 상단에 결합된다. 상기 상부판(430)은 글라이딩 플라즈마 토치(500)가 삽입되어 장착되는 토치홀(431)을 구비한다. 또한, 상기 상부판(430)은 공기 공급관(450)이 삽입되어 결합되는 공급관홀(432)을 구비한다. 상기 상부판(430)은 외부관(420)의 상부 플랜지(422)와 결합될 수 있다.
상기 상부판(430)의 상부에는 공기 공급관(450)과 글라이딩 플라즈마 토치(500)를 고정하기 위한 별도의 고정판(435)이 장착될 수 있다.
상기 내부관(440)은 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 외부관(420)의 내측에서 상부판(430)의 하면에 결합된다. 상기 내부관(440)은 외부관(420)의 높이보다 큰 높이로 형성되며, 외부관(420)의 하단보다 하부로 돌출되도록 형성된다. 상기 내부관(440)은 연소 챔버(100)의 상부 연장선상에 위치하며, 외부 챔버 본체(210)의 상부 내부로 연장되어 형성된다. 상기 내부관(440)은 차단판(220)의 경사면 상부에 위치하며, 차단판(220) 상면의 내측단과 이격되도록 형성된다. 상기 내부관(440)은 바람직하게는 하단면이 차단판(220) 상면과 동일 평면에 위치하도록 형성된다. 상기 내부관(440)은 외측면이 하부판(410)의 내측단과 이격되도록 형성된다. 따라서, 상기 내부관(440)은 하부판(410)과 함께 연소 공기가 연소 챔버(100)와 외부 챔버 본체(210) 사이의 폐가스 통로(a) 상부로 유입되도록 한다. 상기 폐가스는 차단판(220)과 내부관(440)의 하단부 사이를 통과하여 연소 챔버(100)의 상부 내측으로 유입된다.
상기 공기 공급관(450)은 상단부가 상부판(430)의 외부에 위치하고 하단부가 연소 챔버(100)의 내부에서 상부 중앙에 위치하도록 상부판(430)의 공급관홀(432)에 결합된다. 즉, 상기 공기 공급관(450)은 상부판(430)의 중앙을 관통하여 연소 챔버(100)의 상단보다 낮은 위치까지 연장되어 형성된다. 상기 공기 공급관(450)은 별도의 연결 플랜지(452)에 의하여 상부 공기 유입관(470)과 연결된다.
상기 공기 공급관(450)은 상부 공기 유입관(470)으로부터 공급되는 상부 연소 공기를 연소 챔버(100)의 내부에서 상부 중앙으로 분사하게 된다. 따라서, 상기 폐가스는 점화 영역(c)에서 점화 된 후에 연소되면서 추가로 연소 공기를 공급받게 되어 연소 효율이 증가된다.
상기 측부 공기 유입관(460)은 일측이 별도의 송풍기(도면에 미도시)와 연결되며, 타측이 공기 공급구(421)에 결합된다. 상기 측부 공기 공급관(450)은 축 방향이 외부관(420)의 중심 방향에 대하여 경사지도록 공기 공급구(421)에 결합된다. 또한, 상기 측부 공기 유입관(460)은 바람직하게는 외부관(420)의 접선에 평행한 방향으로 공기 공급구(421)에 결합된다. 상기 측부 공기 유입관(460)은 측부 연소 공기를 공기 공급구(421)을 통하여 외부관(420)과 내부관(440) 사이의 영역으로 공급하게 된다. 상기 측부 연소 공기는 내부관(440)의 외측면을 따라 일 방향으로 회전하면서 흐르게 된다. 상기 측부 연소 공기는 차단판(220)과 내부관(440) 사이를 통과하여 연소 챔버(100)의 내부로 분사될 때도 일 방향으로 회전하면서 분사된다. 또한, 상기 측부 연소 공기는 점화 영역(c)을 포함하는 영역으로 분사된다. 상기 측부 연소 공기는 연소 챔버(100)의 상부 외측에서 내측으로 유입되는 폐가스와 혼합되어 폐가스의 점화 및 연소 효율이 증가되도록 한다.
한편, 상기 측부 공기 유입관(1460)은, 도 5를 참조하면, 상부판(1430)에 형성되는 공기 공급구(1431)에 수직 방향으로 결합되어 형성될 수 있다. 상기 측부 공기 공급관(1460)은 수직 방향으로 측부 연소 공기를 공급하게 되므로 보다 압력이 높은 연소 공기를 공급하는데 적정하게 된다.
상기 상부 공기 유입관(470)은 일측이 별도의 송풍기(도면에 미도시)와 연결되며, 타측이 연결 플랜지(452)에 의하여 공기 공급관(450)과 결합된다. 상기 상부 공기 유입관(470)은 송풍기로부터 공급되는 연소 공기를 공기 공급관(450)으로 공급하게 된다.
상기 글라이딩 플라즈마 토치(500)는 폐가스 처리에 사용되는 일반적인 글라이딩 플라즈마 토치로 형성된다. 상기 글라이딩 플라즈마 토치(500)는 토치 하우징(510)과 양극 전극(520)과 음극 전극(530) 및 점화 공기 유입관(540)을 포함하여 형성된다. 상기 글라이딩 플라즈마 토치(500)는 양극 전극(520)과 음극 전극(530)의 아크 방전과 점화 에어에 의하여 글라이딩 플라즈마를 형성하게 된다. 상기 글라이딩 플라즈마 토치(500)는 폐가스가 연소 챔버로 유입되는 초기에 점화되도록 점화 영역(c)이 형성된다. 상기 글라이딩 플라즈마는 유입되는 폐가스를 점화시켜 연소 챔버(100)의 내부에서 폐가스가 연소시키게 된다.
상기 글라이딩 플라즈마 토치(500)는 폐가스가 연소 챔버(100)의 상부에서 연소 챔버의 내측으로 유입되는 위치에서 점화원으로 작용하게되어 폐가스의 안정적인 연소가 가능하게 하며, 폐가스의 처리 효율을 향상시키게 된다.
상기 토치 하우징(510)은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되는 토치 하우징 본체(511)와 상부 하우징판(512) 및 하부 하우징판(513)을 구비하여 형성된다. 상기 토치 하우징 본체(511)는 점화 공기 유입관(540)이 결합되는 점화 공기 홀(511a)을 구비한다. 또한, 상기 토치 하우징 본체(511)는 별도의 토치 상부 플랜지(511b)를 구비하며, 상부 플랜지(511b)에 의하여 상부 하우징판(512)과 결합된다. 상기 토치 하우징 본체(511)는 별도의 토치 하부 플랜지(511c)를 구비하며, 토치 하부 플랜지(511c)가 상부판(430) 또는 고정판(435)에 결합된다. 상기 상부 하우징판(512)는 토치 하우징 본체(511)의 상부에 결합되며, 사이에 위치하는 별도의 절연 부재(518)에 의하여 토치 하우징 본체(511)와 전기적으로 절연된다. 상기 상부 하우징판(512)은 양극 전극(520)과 음극 전극(530)에 각각 전기를 공급하는 공급 단자(519)가 결합된다. 상기 하부 하우징판(513)은 토치 하우징 본체(511)의 하부에 결합되며, 양극 전극(520)과 음극 전극(530)이 관통되는 전극홀(513a)이 형성된다. 상기 토치 하우징(510)은 양극 전극(520)과 음극 전극(530)의 상부를 지지하면서, 상부판(430)의 토치홀(431)을 통하여 양극 전극(520)과 음극 전극(530)이 삽입되도록 상부판(430)에 결합된다. 또한, 상기 토치 하우징(510)은 점화 공기가 양극 전극(520)과 음극 전극(530) 사이로 유입되도록 하는 통로를 제공하게 된다.
상기 양극 전극(520)과 음극 전극(530)은 단부가 연소 챔버(100)의 상부에 형성되는 점화 영역(c)에 위치하게 된다. 즉, 상기 양극 전극(520)과 음극 전극(530)은 단부가 연소 챔버(100)의 상단 내측면에 인접하도록 형성된다. 상기 양극 전극(520)과 음극 전극(530)는 공급 단자(519)와 별도의 전선(미도시)에 의하여 연결되며, 외부전원(미도시)으로부터 공급되는 전기에 의하여 아크 방전을 일으키게 된다. 상기 양극 전극(520)과 음극 전극(530)은 점화 영역(c)의 상부에 단부가 위치하게 되며, 점화 영역(c)에 플라즈마를 형성하게 된다.
상기 점화 공기 유입관(540)은 토치 하우징(510)의 점화 공기 홀(511a)에 결합되며, 토치 하우징(510)의 내부로 점화 공기를 공급하게 된다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 가연성 폐가스 처리 장치의 작용에 대하여 설명한다.
상기 점화 공기는 글라이딩 플라즈마 토치(500)의 점화 공기 유입관(540)을 통하여 토치 하우징(510) 내부로 유입되며, 양극 전극(520)과 음극 전극(530) 사이의 통로를 통하여 연소 챔버(100)의 상부로 분사된다. 상기 양극 전극(520)과 음극 전극(530)은 각각 외부 전원에 의하여 전기가 인가되어 아크 방전을 일으키며 글라이딩 플라즈마를 생성하게 된다. 상기 글라이딩 플라즈마는 연소 챔버(100)의 상부에서 내측면에 인접한 영역에 점화 영역(c)을 형성하게 된다. 상기 폐가스는 폐가스 유입관(250)으로부터 폐가스 선회관(230)으로 유입되어 선회하면서 연소 챔버(100)의 외측면과 외부 챔버 본체(210)의 내측면 사이로 상승하게 된다. 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 상부로 상승하면서 히터(300)에 의하여 가열된다. 또한, 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 내부에서 진행되는 연소 반응에 의한 열에 의하여도 가열된다. 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 상부 외측에서 내측으로 유입되는 초기에 점화 영역(c)에서 글라이딩 플라즈마에 의하여 점화되고 연소되기 시작한다. 상기 글라이딩 플라즈마 토치(500)는 연소 챔버(100)의 상부에서 내측면에 인접한 영역에 점화 영역(c)을 형성하여, 폐가스가 연소 챔버(100)로 유입되는 초기에 점화되면서 연소되도록 함으로써, 폐가스의 연소 효율을 증가시키게 된다.
한편, 상기 측부 공기 유입관(460)으로부터 유입되는 측부 연소 공기는 상부 하우징의 내부에서 원주 방향으로 회전하면서 하부판(410)과 내부관(440)의 사이에 형성되는 공기 분사구를 통하여 연소 챔버(100)와 외부 챔버 본체(210) 사이의 공간으로 공급된다. 또한, 상기 측부 연소 공기는 차단판(220)과 내부관(440)의 하부 단부 사이를 통과하면서 연소 챔버(100)의 상부로 경사지게 공급된다. 즉, 상기 측부 연소 공기는 차단판(220)의 경사면(222)을 따라 연소 챔버(100)의 상부로 공급되면서 연소 챔버(100)의 외측에서 내측 방향으로 경사지게 공급된다. 또한, 상기 측부 연소 공기는 연소 챔버(100) 내부에서 원주 방향을 따라 회전하면서 공급된다. 상기 측부 연소 공기는 점화 영역(c)에 공급되어 폐가스의 점화가 진행되도록 한다. 상기 측부 연소 공기는 연소 챔버(100)로 유입되는 초기에 폐가스와 혼합되면서 폐가스가 연소되도록 하여 연소 효율을 증가시키게 된다. 또한, 상기 측부 연소 공기는 폐가스가 원주 방향으로 회전하면서 연소 챔버(100)의 내부로 유입되도록 하여 연소 챔버(100)의 내부에 머무르는 시간을 증가시켜 연소 효율을 증가시키게 된다.
또한, 상기 상부 공기 유입관(470)으로부터 유입되는 상부 연소 공기는 연소 챔버(100)의 상부 중앙에서 내부로 유입되면서 연소되는 폐가스와 혼합된다. 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 상부로 유입되면서 일차로 측부 연소 공기와 혼합되어 연소되고, 상부 연소 공기와 추가로 혼합되면서 연소된다. 따라서, 상기 상부 연소 공기는 연소되고 있는 폐가스와 추가로 혼합되면서 폐가스의 연소 효율을 증가시키게 된다. 또한, 상기 상부 연소 공기는 연소 챔버(100)의 내부에서 원주 방향으로 회전하면서 공급되는 측부 연소 공기가 연소 챔버(100)의 하부 방향으로 흐르도록 유도하게 된다. 따라서, 상기 폐가스는 연소 챔버(100)의 내부에서 원주 방향으로 회전하면서 하부 방향으로 흐르게 되어 원활하게 연소 챔버(100)의 하부로 배출될 수 있다.
100: 연소 챔버
200: 외부 챔버
300: 히터
400: 공기 공급부
500: 글라이딩 플라즈마 토치

Claims (7)

  1. 상하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 상단의 외측에서 내측으로 가연성 폐가스가 유입되며, 상부의 내측면에 인접한 점화 영역에서 상기 폐가스가 점화되어 연소되는 연소 챔버와,
    상하부가 개방된 통 형상이며, 상단이 상기 연소 챔버의 상단보다 높게 연장되고 내측면이 상기 연소 챔버의 외측면으로부터 소정 간격으로 이격되도록 형성되는 외부 챔버 본체와, 상기 연소 챔버의 상단 직경에 대응되는 내경을 갖는 링 형상으로 형성되어 상기 연소 챔버의 상단으로부터 이격되도록 상기 외부 챔버 본체의 상부 내측에 결합되는 차단판 및 상기 외부 챔버 본체의 하부로 상기 폐가스가 유입되도록 하는 폐가스 유입구를 구비하는 외부 챔버와,
    상기 배관 하우징의 외측을 감싸도록 형성되는 히터와,
    상기 외부 챔버의 상부에 결합되며, 상기 외부 챔버의 내측 상부로 측부연소 공기를 공급하고, 상기 연소 챔버의 상부 중앙으로 상부 연소 공기를 공급하는 공기 공급부 및
    상기 상부 커버에 설치되며, 상기 점화 영역에 글라이딩 플라즈마를 공급하는 글라이딩 플라즈마 토치를 포함하며,
    상기 측부 연소 공기는 상기 차단판에 의하여 유도되어 상기 점화 영역을 포함하는 상기 연소 챔버의 상부 내측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐가스 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 공급부는
    상기 외부 챔버의 상단에 내측단이 결합되는 링 형상의 하부판과,
    상기 하부판의 외측단에 하단이 결합되며 상기 측부 연소 공기가 공급되는 공기 공급구를 적어도 2개 구비하는 외부관과,
    상기 외부관의 상부를 차폐하도록 결합되는 상부판과,
    상기 외부관의 내측에서 상기 상부판의 하면에 결합되며, 상기 외부관의 하단보다 돌출되도록 하부로 연장되는 내부관 및
    상기 상부판에 결합되어 상기 상부 연소 공기를 상기 연소 챔버의 상부 중앙으로 공급하는 공기 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐가스 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 공급관은 상기 상부판의 중앙을 관통하여 상기 연소 챔버의 상단보다 낮은 위치까지 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐가스 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 공급부는 상기 외부관과 상기 내부관의 사이의 영역으로 상기 내부관의 외측면의 접선 방향으로 측부 연소 공기가 유입되도록 상기 공기 공급구에 결합되는 측부 공기 유입관 및
    상기 공기 공급관에 결합되어 상기 상부 연소 공기를 공급하는 상부 공기유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐가스 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 차단판은 상면이 상기 내부관의 하단면과 동일한 위치의 높이에 위치하는 평면인 상면과, 상기 내부관의 외측면과 대응되는 영역인 상면의 내측단으로부터 하부 방향으로 경사지는 경사면을 구비하여 형성되며, 상기 공기 분사구로부터 공급되는 연소 공기가 상기 연소 챔버의 상부 내측으로 분사되도록 형성되는 가연성 폐가스 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 챔버는 상기 외부 챔버 본체의 하부에서 외측면을 따라 외측 방향으로 돌출되도록 형성되며, 상기 폐가스 유입구가 형성되는 폐가스 선회관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐가스 처리 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 글라이딩 플라즈마 토치는 글라이딩 플라즈마가 형성되는 단부가 상기 연소 챔버의 상단 내측면에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐가스 처리 장치.
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