WO1999027301A1 - Unite de combustion de traitement de gaz d'echappement - Google Patents

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WO1999027301A1
WO1999027301A1 PCT/JP1998/005196 JP9805196W WO9927301A1 WO 1999027301 A1 WO1999027301 A1 WO 1999027301A1 JP 9805196 W JP9805196 W JP 9805196W WO 9927301 A1 WO9927301 A1 WO 9927301A1
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flame
gas
exhaust gas
combustion
flame holding
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PCT/JP1998/005196
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Yoshiro Takemura
Kohtaro Kawamura
Yuji Shirao
Rikiya Nakamura
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Ebara Corporation
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/26—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid with provision for a retention flame
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    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes
    • F23G2209/142—Halogen gases, e.g. silane

Definitions

  • the present invention is, for example, silane gas (S i H 4), or a hazardous flammable exhaust gas containing halogen-based gas (NF 3, C 1 F 3 , SF 6, CHF 3, C 2 F 6, CF 4 , etc.)
  • the present invention relates to an exhaust gas treatment combustor (burner) used in a combustion type exhaust gas treatment facility for performing combustion treatment.
  • the gas containing silane (S i H 4) Ya disilane (S i 2 H 6) toxic combustible gas or the like is discharged from the semiconductor manufacturing device, such an exhaust gas, the intact release in the atmosphere It is not possible. Therefore, it is common practice to guide these exhaust gases to an abatement system to perform oxidation detoxification treatment by combustion.
  • this treatment method a method in which a flame is formed in a furnace using an auxiliary combustion gas and the flame is used to burn exhaust gas is widely used.
  • a fuel gas such as hydrogen, Tokyo Gas, LPG, etc.
  • oxygen or air as an oxidizing agent
  • auxiliary combustion gas a fuel gas such as hydrogen, Tokyo Gas, LPG, etc.
  • the majority of the costs are associated with the consumption of these fuel gases and oxidizers. Therefore, how many harmful exhaust gases can be decomposed with high efficiency by using a small amount of auxiliary gas is one of the measures to evaluate the performance of this type of equipment.
  • silica Si ⁇ 2
  • This silicic acid (S i ⁇ 2 ) adheres to the combustion chamber wall and flame holes, causing poor combustion. Or block the combustion chamber. For this reason, it is necessary to periodically perform a cleaning operation to remove silica (Si 2 ), but this operation is currently performed manually, and the longer this operation interval is, the easier maintenance is.
  • the length of the interval between cleaning operations is also one of the important evaluations.
  • FIGS. 23 and 24 show a general configuration of a combustor used in the conventional combustion type exhaust gas treatment apparatus. This is because the exhaust gas nozzle 2 for introducing the exhaust gas A to be treated into the combustion chamber 1 at the center of the ceiling of the cylindrical combustion chamber 1 is placed on the outer periphery of the exhaust gas nozzle 2. A plurality of combustion gas nozzles 3 for introducing the combustion gas B into the combustion chamber 1 are provided, and a combustion gas outlet 4 is integrally connected to a lower end of the combustion chamber 1 to thereby provide the combustion gas nozzle. Exhaust gas A is passed through the center of the flame formed in a circle by the auxiliary combustion gas B ejected from 3 and exhaust gas A is mixed with the flame during this passage and burned. The combustion gas is discharged from the combustion gas outlet 4 to the outside.
  • the thermal decomposition method the most common method for decomposing halogen-based gas, which is a factor in global warming, is the thermal decomposition method.
  • this decomposition requires a high temperature due to a huge amount of heat or a large amount of excitation energy due to plasma or the like.
  • a heating device such as a heater or a plasma generator and a safety device are required.
  • Decomposition is performed by injecting octogen-based gas into decomposition equipment equipped with a complicated control mechanism.
  • the flame of the auxiliary gas is formed in front of the auxiliary gas nozzle, and the exhaust gas blown forward from the exhaust gas nozzle provided inside the nozzle is not always sufficiently mixed with the flame of the auxiliary gas.
  • the decomposition rate of exhaust gas was not sufficient.
  • the amount of auxiliary combustion gas that does not contribute to the decomposition of the exhaust gas And the operating cost of the equipment increases.
  • silica (SiO 2) generated by the combustion of exhaust gas adheres to the wall of the combustion chamber, and depending on the situation, there is a problem that cleaning needs to be performed once or twice a week. Was. In addition, there was a problem that complicated equipment was required to decompose the halogen-based gas.
  • the exhaust gas can be efficiently exposed to the high temperature part of each flame, and the flame can be maintained for a long time.
  • Various proposals have been made to improve the efficiency of the contact between the flame and the exhaust gas by providing a flame conduit. However, these are not considered to have completely solved the above problems.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high decomposition rate of exhaust gas, a long maintenance period for cleaning, and a high efficiency of halogen-based gas. It is an object of the present invention to provide a combustor for exhaust gas treatment for a combustion type exhaust gas treatment device which can be decomposed into the same.
  • an exhaust gas treatment combustor is provided with a flame holding section facing a combustion chamber and surrounded by a peripheral wall and closed by a bottom wall, and the auxiliary wall is provided with a flame holding gas on the peripheral wall.
  • the auxiliary combustion gas is ejected toward the flame holding section so as to create a swirl flow, thereby increasing the mixing of the flame of the auxiliary combustion gas and the exhaust gas to be treated, and combusting and decomposing the exhaust gas with high efficiency
  • the swirling flame and swirling flow at this time prevent the post-combustion silica (Sio 2) such as silane gas from adhering to the vicinity of each flame hole or to the wall of the combustion chamber, and exhaust gas for a long time.
  • Sio 2 post-combustion silica
  • the peripheral wall is constituted by an inner peripheral surface of a cylindrical body.
  • an air injection nozzle for injecting air into the combustion chamber on a wall surface constituting the combustion chamber, thereby cooling the gas which has been subjected to the combustion treatment with the air injected from the air injection nozzle.
  • the cooled combustion gas can be quickly discharged out of the combustion chamber.
  • the air injection nozzle is provided so that air injected from the injection nozzle forms a swirling flow inside the combustion chamber, whereby the combustion-treated gas is cooled and discharged outside the combustion chamber. It is possible to more effectively remove silica (SiO 2) adhering to the wall of the steel sheet.
  • a primary air injection nozzle for injecting primary air toward the flame holding portion on the bottom wall, thereby improving the combustibility and the surfaces of the inner and outer walls defining the flame holding portion. It is possible to more effectively remove silica (SiO 2) adhering to the surface.
  • the inner diameter of the combustion chamber and the inner diameter of the peripheral wall of the flame holding section are substantially the same, whereby, the flow stagnation area can be eliminated, and the powdery silica (S i ⁇ 2) can be made more difficult to adhere to the flame holding portion or the inner wall of the combustion chamber.
  • an air hole for secondary combustion is provided on the peripheral wall of the flame holding portion downstream of the flame hole of the auxiliary combustion gas, and a reducing flame of the primary combustion and an oxidizing flame of the secondary combustion by the air are formed in the flame holding portion.
  • the decomposition rate of exhaust gas, particularly halogen-based gas can be improved.
  • an exhaust gas treatment combustor is provided with a flame holding portion facing a combustion chamber and surrounded by a peripheral wall and closed by a bottom wall, and the flame holding the exhaust gas on the bottom wall.
  • a flue gas hole is provided for the exhaust gas to be ejected toward the air outlet, and an air injection nozzle is provided for emitting a swirling flow on the flame holding portion peripheral wall near the bottom wall, and a fuel gas is provided on the flame holding portion peripheral wall remote from the bottom wall.
  • a flame hole for an auxiliary combustion gas for ejecting an auxiliary combustion gas such as gas or premixed gas toward the flame holding section so as to generate a swirling flow.
  • the air flow is jetted from the air injection nozzle provided on the peripheral wall of the flame holding section near the bottom wall so as to form a swirling flow, so that the peripheral wall of the flame holding section can be cooled. Therefore, the auxiliary combustion gas ejected from the auxiliary combustion gas flame hole remote from the bottom wall is cooled, and stable combustion can be continued. Further accelerating the swirling flow of the flame, silane (S i H 4) can be more effectively prevented from adhering to the silica (S i 0 2) flame stabilizing unit and combustion chamber wall, such as the post-combustion.
  • the auxiliary combustion gas be a rich premixed gas containing a fuel gas having a stoichiometric value or more, thereby forming a flame having different oxidation and reduction, and improving the decomposition rate of the halogen-based gas. it can.
  • a secondary combustion air injection nozzle on a wall surface extending from the flame holding portion peripheral wall and constituting a combustion chamber or on a peripheral wall surface near the lower end of the flame holding portion, thereby expanding the high temperature region downward.
  • the decomposition rate of halogen-based gas can be improved.
  • the inner diameter of the combustion chamber and the inner diameter of the peripheral wall of the flame holding section are substantially the same, whereby the flow stop zone is eliminated, and the powdered silica (SiO 2) is removed from the flame holding section or the combustion chamber. It can be made more difficult to adhere to the wall.
  • the flame holes for the auxiliary combustion gas are directed obliquely downward, thereby suppressing the heating and temperature rise of the cylindrical body, extending the heat-resistant life, and maintaining the high-temperature state of the gas to obtain a halogen-based gas. Can be improved. (Brief description of drawings)
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-III of FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along the line M-1 in FIG.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line II-III of FIG.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI of FIG.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a sectional view taken along line XM in FIG.
  • FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a sectional view taken along line XX—XX in FIG.
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line XXXX_ ⁇ in FIG.
  • FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing a conventional example.
  • FIG. 24 is a sectional view taken along line XXIV-XX1V in FIG.
  • FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention, in which a peripheral wall constituted by an inner peripheral surface of a cylindrical body 12 faces a combustion chamber 11 surrounded by a furnace wall 10. 1 3 surrounded by bottom A flame holding part 15 closed by a wall 14 is provided.
  • the cylindrical body 12 is formed integrally with the bottom wall 14.
  • exhaust gas A to be treated such as an exhaust gas mainly containing nitrogen and containing silane (SiH 4 ) discharged from a semiconductor manufacturing apparatus is held.
  • a plurality (four in the figure) of exhaust gas chambers 20 to be guided are also provided inside the bottom wall 14 and the cylindrical body 12 extending from the bottom wall 14, for example, to assist combustion of a premixed mixture of hydrogen and oxygen.
  • An auxiliary combustion gas chamber 21 for holding and guiding the gas B is provided.
  • a plurality of exhaust gas flame holes 22 extending from the exhaust gas chamber 20 and opening toward the flame holding portion 15 are provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12.
  • a plurality of flame holes 23 for the auxiliary gas are provided to communicate the auxiliary gas chamber 21 and the flame holding section 15 respectively.
  • the burner gas burner holes 23 are configured to extend in a direction substantially tangential to the flame holder 15 and to blow out the burner gas B toward the flame holder 15 so as to form a swirling flow. ing.
  • an end face 12 a of the cylindrical body 12, which forms a part of the combustion chamber 11 by connecting the side face of the cylindrical body 12 to the side of the combustion chamber 11, is directed toward the inside of the combustion chamber 11.
  • a plurality of air injection nozzles 24 for injecting air C are provided, and a combustion gas outlet 25 is connected to the lower end of the combustion chamber 11 to the body.
  • the combustion assisting gas B is guided and held in the combustion assisting gas chamber 21, and swirls from the combustion assisting gas flame hole 23 provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12 toward the flame holding portion 15. Spouting to create When ignited by an ignition source (not shown), a swirling flame is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12.
  • the auxiliary combustion gas B forms a swirling flame, which has a characteristic that it can stably burn even at a small equivalent ratio. That is, because of the strong swirling, heat and radicals are mutually supplied to the flame, and since the flame is formed along the inner peripheral surface of the cylindrical body 12, the wall is heated and the heated wall is heated. As a result, the auxiliary combustion gas B such as an unburned premixed gas is heated, and the flame holding property is enhanced. Normally, even at a small equivalent ratio that generates or extinguishes unburned gas, stable combustion can be achieved without generating unburned gas and without inducing oscillating combustion. .
  • the exhaust gas A to be treated guided and held in the exhaust gas chamber 20 is ejected toward the flame holding portion 15 from the exhaust gas flame hole 22 opened on the lower surface of the bottom wall 14. Then, the exhaust gas A is mixed with the swirling flame of the auxiliary gas B and burns. At this time, since the auxiliary gas B is blown out so as to swirl strongly in one direction, the flame of the auxiliary gas B and the exhaust gas A The state of mixing is good, and all of the discharged exhaust gas A mixes with the flame and burns, and the combustion decomposition rate of the exhaust gas becomes extremely high.
  • the air injected from the air injection nozzle 24 into the combustion chamber 11 acts as follows. That is, since the combustion gas after the combustion treatment is high in temperature, it needs to be cooled, and it is necessary to quickly discharge this combustion gas to the outside of the combustion chamber 11.
  • the air injected into the chamber 11 is mixed with the high-temperature swirling gas that has been subjected to combustion processing to cool the gas, and the exhaust gas whose flow rate has increased due to the mixing stays in the combustion chamber 11 through the combustion gas outlet 25. It can be discharged quickly without waste.
  • auxiliary combustion gas B if a premixed gas is used as the auxiliary combustion gas B and the equivalent ratio of the auxiliary combustion gas is reduced, low N ⁇ x combustion can be achieved.
  • the pressure of the airflow at the center of the swirl decreases, and a self-circulating flow that flows backward from the front of the flame toward the exhaust gas flame 22 and the auxiliary gas flame 23 at the center of the flame.
  • the circulating flow is generated and mixed with the flame and the combustion gas from the flame hole, thereby improving the low NOx property.
  • silica (S i 0 2) exhaust gas for burner ports 2 2 and Jo ⁇ Ga this swirl flow, etc.
  • Sila Ngasu is generated by burning It has the function of preventing it from adhering to the flame holes 23. That is, silane (S i H 4) or the like the combustion Then powdery silica (S I_ ⁇ 2) is generated, the silica (S i 0 2) is exhaust gas flame holes 2 2 and combustion support gas flame If it adheres in the vicinity of holes 23, the amount of auxiliary combustion gas B / exhaust gas A that is blown out may be reduced, or the direction of the blowout may be changed, making blowing out unstable. Does not settle, and stable combustion becomes impossible.
  • the swirl flame since the swirling flame is generated by the combustion gas flame hole 23, the swirl flame causes the front end of the exhaust gas flame hole 22 and the combustion gas flame hole 23 to be fast. A flow is generated, and this flow cleans the tip of each flame hole 22, 23. No action that, the resulting powdery silica (S i 0 2) to serve to prevent sticking to the tip of the burner port 2 2, 2 3.
  • this effect is not limited to the tip of each of the flame holes 22 and 23.
  • a fast flow also occurs on the wall surface of the combustion chamber 11, cleaning the wall of the combustion chamber 11, and cleaning the cylinder adhered to this surface. It works to remove forces (S i ⁇ 2 ).
  • the swirling flow allows self-cleaning of silica (SiO 2) and the like adhered to the surfaces of the flame holes 22 and 23 and the wall surface of the combustion chamber 11 so that the cleaning work can be performed manually.
  • the interval can be greatly extended to facilitate maintenance.
  • the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention may be applied to a polygonal shape such as a quadrangle. This is the same in the following embodiments.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a second embodiment of the present invention, which is an end face 12 a constituting a part of a combustion chamber 11 as a cylindrical body 12 constituting a peripheral wall 13.
  • the swirling flow from the combustion gas flame holes 23 is reduced by creating a swirling flow in the combustion chamber 11 with the air C injected from the air injection nozzle 24 a. Therefore, the swirling flow is generated vigorously in the combustion chamber 11, and the silica adhering to the side wall of the combustion chamber 11 can be more effectively removed.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show a third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment has a structure in which a bottom wall 14 has a primary portion which penetrates the inside of the bottom wall 14 and opens toward the flame holding portion 15 to open.
  • a primary air injection nozzle 30 for injecting air D is provided.
  • the flammability can be improved by supplying primary air from the primary air injection nozzle 30 to the flame holding section 15 as necessary to increase the oxygen concentration. Moreover, by blowing the primary air D downward, a downward velocity is added to the swirling flow in the annular flame holding section 15 to increase the flow velocity flowing on the surface of the cylindrical body 12. By doing so, the silica adhering to the surface of the cylindrical body 12 can be more effectively removed.
  • FIG. 7 and 8 show a fourth embodiment of the present invention, in which the inner diameter of the cylindrical body 12 and the inner diameter of the combustion chamber 11 are substantially the same.
  • the swirl diameter of the swirl flow becomes substantially the same from the outlet, and a good swirl flow can be maintained from the flame holding section to the outlet.
  • the adhesion of S i 0 2 ) to the wall surface can be significantly reduced.
  • ceramics and heat-resistant metal materials are suitable as the material for forming the burner.
  • the present invention is applied to a flame that blows downward from above, but it may be applied to a flame that blows out horizontally.
  • the auxiliary combustion gas is not limited to a premixed gas of hydrogen and oxygen, but may be a premixed gas of city gas or LPG and oxygen, air or oxygen-enriched air.
  • FIGS. 9 and 10 show a fifth embodiment of the present invention in which the inner diameter of the cylindrical body 12 and the inner diameter of the combustion chamber 11 are substantially the same as in the fourth embodiment.
  • a secondary air injection nozzle 31 for secondary combustion for injecting the secondary air E is provided on the peripheral wall of the flame holding section downstream of the flame hole of the auxiliary combustion gas.
  • the premixed gas B is a rich premixed fuel rich in fuel, and is swirl-injected from the flame holes 23 to form a swirling reducing flame inside the flame holding portion.
  • the reducing flame is brought into contact with the exhaust gas A from the nozzle 22 to reduce and decompose the exhaust gas, especially a halogen-based gas, and the decomposed exhaust gas is discharged from a secondary combustion nozzle 31 provided downstream of the flame.
  • Sufficient oxygen is given from the injected air, resulting in an excess of oxygen and an oxidizing flame.
  • the exhaust gas is completely oxidized and decomposed by this oxidizing flame.
  • the air or oxygen is supplied to the stoichiometric value of the oxidizing agent with respect to the fuel gas or more, and the oxidizing flame obtained by the oxygen excess condition is sequentially formed in the combustor.
  • Exhaust gas is exposed to two flames, a reducing flame and an oxidizing flame, to sequentially carry out a reduction reaction and an oxidation reaction, and to extend the contact time with the flame to extend the high-temperature residence time. be able to.
  • the secondary air injection nozzle injects so as to form a swirling flow toward the flame holding part, but it injects toward the center and causes turbulence with the exhaust gas after primary combustion. You may mix.
  • FIG. 11 and FIG. 12 show a sixth embodiment of the present invention. Facing the combustion chamber 11 surrounded by the furnace wall 10, there is provided a flame holding part 15 surrounded by a peripheral wall 13 formed by the inner peripheral surface of the cylindrical body 12 and closed by a bottom wall 14. I have.
  • the cylindrical body 12 is formed integrally with the bottom wall 14.
  • the bottom wall 14 Is for example ejected silane from a semiconductor manufacturing device (S i H 4) gas chamber of the plurality of leads to hold the exhaust gas A to be treated such as the exhaust gas mainly composed of nitrogen containing gas or the like (four in the illustrated) 20 also has a bottom wall 14 and a cylindrical body 12 extending from the bottom wall 14 inside an air chamber 33 for holding and guiding the air C and supporting combustion such as a premixed gas of hydrogen and oxygen.
  • the auxiliary combustion gas chambers 21 for holding and guiding the gas B are respectively provided in order from the bottom wall 14 side.
  • a plurality of exhaust gas flame holes 22 extending from the exhaust gas chamber 20 and opening toward the flame holding portion 15 are provided, and on the bottom wall of the cylindrical body 12.
  • a plurality of air injection nozzles 34 communicating the air chamber 33 and the flame holding section 15 are provided on the near inner peripheral surface, and the auxiliary gas chamber is provided near the flame holding section outlet remote from the bottom wall.
  • a plurality of flame holes 23 for the auxiliary gas are provided to communicate the flame holding part 15 with the flame holding part 15.
  • the combustion gas flame holes 23 and the air injection nozzles 34 extend in a direction substantially tangential to the circumference of the flame holding section 15 to supply the combustion gas B or air C toward the flame holding section 15. The swirl flow is formed in the same direction and blows out.
  • a conical surface 12a which extends in a conical shape from the peripheral wall 13 of the cylindrical body 12 and is connected to the side surface of the combustion chamber 11 to form a part of the combustion chamber 11 is provided.
  • a combustion gas outlet 25 is connected to the body.
  • the combustion support gas B is guided and held in the combustion support gas chamber 21, and swirls from the combustion support gas flame hole 23 provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12 toward the flame holding section 15. Spouts to create a flow.
  • an ignition source not shown
  • a swirling flame is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body 12.
  • the auxiliary combustion gas B forms a swirling flame, which has a characteristic that it can stably burn over a wide range of equivalent ratios. —That is, because of the strong swirl, heat and radicals are supplied to each other and the flame holding property is enhanced.
  • the air injected from the air injection nozzle 34 into the flame holding portion 15 acts as follows. That is, according to the study of the present inventors, it has been found that the swirling flame overheats the auxiliary body gas B in the cylindrical body 12 and the auxiliary gas chamber 21. In other words, in order to maintain stable combustion, it is necessary to cool the constituent materials of the cylindrical body 12 so as not to exceed the heat-resistant temperature, and if the auxiliary combustion gas B is heated to a temperature higher than its ignition temperature. However, if the auxiliary combustion gas contains an oxidizing agent, combustion may start in the auxiliary combustion gas chamber 21, so it is necessary to cool the combustion gas so as not to exceed its ignition temperature.
  • the air injected into the combustion chamber 11 from the air injection nozzle 34 provided upstream of the combustion gas flame hole 23 turns the flame holding portion 15 to cool the peripheral wall 13.
  • the auxiliary combustion gas B is also cooled through the cooling of the peripheral wall 13. In this way, it works to maintain stable combustion.
  • the flame from the combustion gas flame hole 23 is swirled and injected, but since the air injected from the air injection nozzle 34 is also swirled, this air flow mixes with the flame and forms a flame. The swirling flow is further accelerated to form a strong swirling flow.
  • the flame from the combustion gas flame hole 23 is swirling strongly, but this swirling flow generates silica (Si 2 ) generated by burning silane gas etc. It has the function of preventing it from adhering to the gas flame 23. That is, silane (S i H such combustion Then, the powdery silica (S I_ ⁇ 2) is generated, the silica (S I_ ⁇ 2) for waste gas flame holes 2 2 and combustion support gas flame holes 2 If it adheres in the vicinity of 3, the blowing may become unstable by reducing the amount of auxiliary gas B A exhaust gas A or changing the blowing direction. In the present embodiment, since there is a swirl flame of the flame hole 23 for the auxiliary combustion gas, the swirl flame causes the flame hole 22 for the exhaust gas.
  • a fast flow also occurs at the tip of the burner gas burner holes 23, and this flow cleans the tips of the burner holes 22 and 23.
  • Ring to form a working, resulting powdery silica (3 1 0 2) serves to prevent the previously deposited end of the burner port 2 2, 2 3. This effect becomes more remarkable due to the presence of swirling airflow from the air injection nozzles 34.
  • this effect is not limited to the tip of each of the flame holes 22 and 23.
  • a fast flow also occurs on the wall surface of the combustion chamber 11 to clean the wall of the combustion chamber 11, and the silica adhering to this surface is cleaned.
  • S i ⁇ 2 the burner ports 2 2, 2 3 of the surface and silica deposited on the wall surface of the combustion chamber 1 1 (S i 0 2) Self-cleaning child of the swirling flow, adhering to the surface of silica (S i ⁇ 2 ) works to remove.
  • the auxiliary combustion gas to be supplied is a premixed gas containing an oxidizing agent, and the mixture ratio of the oxidizing agent to the fuel gas in the premixed gas is smaller than the oxidizing agent mixture ratio determined by the stoichiometric value.
  • the gas mixture is swirled and injected from the flame holes 23 to form a primary swirling flow reducing flame inside the flame holding portion.
  • the reducing flame is brought into contact with the exhaust gas A from the nozzle 22 to reduce and decompose exhaust gas, particularly halogen-based exhaust gas.
  • sufficient oxygen of a stoichiometric value or more is given from air injected from the upstream air injection nozzle 34 to form a secondary oxidizing flame in an oxygen-excess state.
  • the exhaust gas is oxidatively decomposed by the oxidizing flame. Then, the exhaust gas is exposed to a two-stage flame of a reducing flame and an oxidizing flame, so that the contact time with the flame can be extended and the high-temperature residence time can be extended.
  • the halogen-based exhaust gas has a characteristic that it can be decomposed by raising the ambient temperature and maintaining the state for a long time. In this way, the exhaust gas is exposed to two stages of flames with different oxidation and reduction, and by extending the high temperature state of the flame, the exhaust gas, especially halogen-based gas, can be completely decomposed.
  • FIG. 13 and FIG. 14 show a seventh embodiment of the present invention. This is the same as the sixth embodiment except that the inner diameter of the cylindrical body 12 and the inner diameter of the combustion chamber 11 are substantially the same.
  • the conical surface connecting the peripheral wall 13 of the cylindrical body and the side surface of the combustion chamber 10 is simply a cylindrical surface 12b. With this configuration, the swirl flow has substantially the same swirl diameter from the outlet to the outlet, and a good swirl flow can be maintained from the flame holding portion to the combustion chamber outlet. The adhesion of S i ⁇ 2 ) to the wall surface can be greatly reduced.
  • FIG. 15 and FIG. 16 show an eighth embodiment of the present invention.
  • Secondary combustion air D is held inside a conical surface 12 a extending from the peripheral wall 13 of the cylindrical body 12 and forming a part of the combustion chamber 11 by being connected to a side surface of the combustion chamber 11.
  • a guiding air chamber 35 is provided.
  • the conical surface 12 a is provided with a plurality of secondary combustion air injection nozzles 36 extending from the air chamber 35 and opening toward the combustion chamber 11.
  • the air injection nozzle for secondary combustion may be opened near the lower end of the flame holding section.
  • a combustion gas outlet 25 is connected to the body.
  • the auxiliary combustion gas B to be supplied is a premixed mixture, and the mixture ratio of the oxidizer to the fuel gas is lower than the oxidizer mixture ratio determined by the stoichiometric value. Forms a primary swirling flow reducing flame. Next, sufficient oxygen at or above the stoichiometric value is given from the air injected from the upstream air injection nozzles 34 and the secondary combustion air injection nozzles 36 provided downstream, and the secondary air is converted into an excessively oxidized state. Forms an oxidizing flame.
  • the secondary combustion air is also supplied from the air injection nozzle 36 downstream of the flame holding section, so that the secondary oxidizing flame is formed long downstream of the flame holding section, and the high-temperature region expands downward and is discharged.
  • the high-temperature stagnation time of the gas can be further extended.
  • the exhaust gas is exposed to the two-stage flames with different oxidation and reduction, and furthermore, the high-temperature state of the flame is further extended, so that the exhaust gas, especially the halogen-based gas, can be completely decomposed.
  • the secondary combustion air injection nozzle 36 also injects air to form a secondary flame.
  • the secondary air injection nozzle injects so as to form a swirling flow toward the flame holding section, but it may be directed downward as in the present embodiment.
  • the fuel may be injected toward the center to mix with the exhaust gas after the primary combustion due to the reducing flame.
  • FIG. 17 and FIG. 18 show a ninth embodiment of the present invention. This is because the inner diameter of the cylinder 12 and the inner diameter of the combustion chamber 11 are substantially the same as in the eighth embodiment, and more precisely, the inner diameter of the combustion chamber 11 is slightly more than the inner diameter of the cylinder 12. It was made larger.
  • FIG. 19 and FIG. 20 show a tenth embodiment of the present invention.
  • the inner diameter of the cylinder 12 and the combustion The inner diameter of the chamber 11 is exactly the same, and the conical surface connecting the peripheral wall of the cylindrical body and the side surface of the combustion chamber is a cylindrical surface 12b.
  • the secondary combustion air injection nozzle 36 is provided to extend from the air chamber 35 and open to the cylindrical surface 12 b toward the combustion chamber 11.
  • FIG. 21 and FIG. 22 show a first embodiment of the present invention.
  • the combustion support gas B is formed so as to form a swirling flow and blow out toward the oblique downstream of the flame holding section 15 through the combustion support gas flame hole 23.
  • the flame blown out from the flame holes 23 for the auxiliary combustion gas forms a spiral spiral flow toward the downstream of the flame holding section. Therefore, the swirl length when the swirling flow flows inside the peripheral wall of the cylindrical body 12 is shorter than when the auxiliary combustion gas is blown out horizontally as in the eighth embodiment, and the flame heats the cylindrical peripheral wall. The area becomes narrow, and the heating of the peripheral wall and the temperature rise due to the swirling flow are suppressed.
  • the heat-resistant life of the cylindrical component material can be extended.
  • the amount of cooling air from the air injection nozzles 34 can be reduced, the reduction of the flame temperature due to cooling can be suppressed, the high temperature state can be maintained, and the efficiency of decomposition of octagonal exhaust gas can be improved.
  • the configuration in which the flame holes for the auxiliary combustion gas are formed so as to form a swirling flow toward the obliquely downstream and are blown out is applied to the first to tenth embodiments. Of course, it is good.
  • the auxiliary combustion gas is not limited to a premixed mixture of hydrogen and oxygen, but may be a mixture of fuel gas such as hydrogen, city gas and LPG, or a mixture of city gas, LPG and oxygen, air or oxygen-enriched air. It goes without saying that a mixture may be used.
  • the combustion of the combustion gas with the flame of the combustion gas is performed by injecting the combustion assist gas toward the flame holding portion so as to generate a swirling flow in one direction.
  • the exhaust gas By increasing the mixing with the exhaust gas, which is an elephant, the exhaust gas can be burned and decomposed with high efficiency.
  • silica after silane combustion is formed by forming a swirling flame and burning, silica after silane combustion
  • the silica (S i 0 2 ) adhering to the combustion chamber wall can be further effectively reduced. To extend the maintenance period for cleaning.
  • the exhaust gas can be decomposed and reduced, and subsequently oxidatively decomposed.
  • harmful exhaust gas can be detoxified with a relatively small device and without requiring a large amount of energy consumption.
  • the air injected from the air injection nozzle provided on the peripheral wall of the flame holding portion near the bottom wall forms a swirling flow in the flame holding portion.
  • the silica after the silane combustion (S i 0 2) is prevented from adhering to the vicinity of the burner ports to continue stable combustion, adheres to the cylinder wall and the combustion chamber wall Silica (Si 2 ) can be removed more effectively, extending the maintenance period for cleaning.
  • a secondary combustion air injection nozzle should be provided near or downstream of the lower end of the flame holding section.
  • a secondary flame is formed downstream of the flame holding section, and the high-temperature stagnation area can be expanded to improve the halogen-based decomposition efficiency.
  • the flame holes for the combustion support gas so as to spirally blow out the combustion support gas toward the diagonally downstream of the flame holding section, the heating of the cylindrical body and the rise in temperature are suppressed to extend the heat-resistant life and The amount of cooling air from the air injection nozzle can be reduced, and the efficiency of decomposing halogen-based exhaust gas can be improved.

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Description

明細書
排ガス処理用燃焼器
(技術分野）
本発明は、 例えばシランガス （S i H4) 、 或いはハロゲン系のガス （NF3， C 1 F3， S F6， CHF3， C2F6， CF4等） を含む有害可燃性の排ガスを燃焼 処理するための燃焼式排ガス処理設備に用いられる排ガス処理用燃焼器 （バー ナ） に関する。
(背景技術）
例えば、 半導体製造装置からはシラン （S i H4) ゃジシラン （S i 2H6) 等の 有害可燃ガスを含むガスが排出されるが、 このような排ガスは、 そのままでは大 気に放出することはできない。 そこで、 これらの排ガスを除害装置に導いて、 燃 焼による酸化無害化処理を行うことが一般に行われている。 この処理方法として は、 助燃ガスを用いて炉内に火炎を形成し、 この火炎により排ガスを燃焼させる ようにしたものが広く採用されている。
このような燃焼式排ガス処理装置において、 助燃ガスとしては、 水素、 都巿ガ ス、 LP G等を燃料ガスとし、 酸素もしくは空気を酸化剤としたものが通常使用 されており、 この装置の運転費用は、 これらの燃料ガスや酸化剤の消費に伴うコ ストが大半を占めている。 そこで、 少ない助燃ガスによって如何に多くの有害な 排ガスを高効率のもとで分解するかが、 この種の装置の性能を評価する尺度の一 つになっている。
また、 例えばシランを酸化するとシリカ （S i〇2) が生成されるが、 このシリ 力 （S i〇2) は粉末状で燃焼室の壁面や炎孔に付着して不良燃焼を誘発したり、 燃焼室を閉塞したりする。 このため、 シリカ （S i〇2) を除去するクリーニング 作業を定期的に行う必要があるが、 これを人手により行っているのが現状で、 こ の作業間隔が長い程メンテナンスが容易とされ、 クリーニング作業の間隔の長さ もまた重要な評価の一つとされている。
従来の前記燃焼式排ガス処理装置に使用される燃焼器の一般的な構成を図 23 及び図 24に示す。 これは、 円筒型燃焼室 1の天井中心部に処理すべき排ガス A を燃焼室 1内に導入する排ガス用ノズル 2を、 この排ガス用ノズル 2の外周部に 助燃ガス Bを燃焼室 1内に導入する複数の助燃ガス用ノズル 3をそれぞれ設ける とともに、 燃焼室 1の下端に燃焼ガス出口 4を一体に連接し、 これによつて、 前 記助燃ガス用ノズル 3から噴出される助燃ガス Bで円状に並んで形成される火炎 の中心部に排ガス Aを通過させ、 この通過の際に排ガス Aを火炎と混合させて燃 焼させて、 この燃焼後の燃焼ガスを燃焼ガス出口 4から外部に排出するようにし たものである。
また、 現在、 地球温暖化の要因とされているハロゲン系のガスを分解処理する 方法としては、 加熱分解式が主流とされている。 即ち、 この分解には、 膨大な熱 量による高温状況もしくはプラズマ等による膨大な励起エネルギが必要であり、 このような手法を用いて、 ヒー夕等の加熱装置もしくはプラズマ発生装置および 安全装置等の複雑な制御機構を備えた分解処理設備に八ロゲン系のガスを流入さ せて分解処理を行っている。
しかしながら、 上記従来例にあっては、 助燃ガスの火炎は助燃ガス用ノズルの 先方に形成されて、 その内側に設けた排ガス用ノズルから前方に吹き出す排ガス は助燃ガスの火炎と必ずしも充分に混合せず、 排ガスの分解率が充分ではなかつ た。 この分解率を向上させるためには、 助燃ガス量を増加させて大きな火炎を形 成することで排ガスを燃焼し易くする必要があるが、 このようにすると、 排ガス の分解に寄与しない助燃ガス量も増大して、 装置の運転コストが増大してしまう。 しかも、 排ガスの燃焼によって生成されたシリカ （S i O 2 ) が燃焼室の壁面に付 着してしまい、 状況によっては一週間に 1〜2回のクリーニング作業を行う必要 があるといった問題があった。 また、 ハロゲン系のガスを分解処理するには複雑 な設備が必要であるといった問題があった。
なお、 円状に並ぶ火炎をその先端が中心側に傾斜するように形成することによ り、 排ガスが個々の火炎の高温部分に効率良く曝されるようにしたものや、 火炎 を長時間維持する炎導管を設けることにより、 火炎と排ガスとの接触を効率良く 行わせるようにしたもの等が種々提案されている。 しかしながら、 これらは上記 問題を完全に解消したものではないと考えられる。 また、 燃焼器によりハロゲン 系のガスを分解処理する方式も提案されているが、 燃焼量により分解率が大幅に 変化する場合があって、 上記問題を完全に解決したものではなかった。 本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、 排ガスの分解率が高く、 しかもク リ一二ングのためのメンテナンス期間を長くできるようにするとともに、 ハロゲ ン系のガスを高効率のもとに分解処理できるようにした燃焼式排ガス処理装置用 の排ガス処理用燃焼器を提供することを目的とする。
(発明の開示）
本発明の第一の面によれば、 排ガス処理用燃焼器は、 燃焼室に臨んで、 周壁で 囲まれて底壁で閉塞させた保炎部を設け、 前記周壁に助燃ガスを前記保炎部に向 けて旋回流を作り出すように噴出する助燃ガス用炎孔を、 前記底壁に排ガスを前 記保炎部に向けて噴出する排ガス用炎孔をそれぞれ設けたことを特徴とする。
これにより、 助燃ガスが旋回流を作り出すように保炎部に向けて噴出すること で、 助燃ガスの火炎と処理対象の排ガスとの混合を高めて、 排ガスを高い効率の もとに燃焼分解するとともに、 この時の旋回炎及び旋回流でシランガス等の燃焼 後のシリカ （S i O 2 ) が各炎孔の近傍や燃焼室の壁面に付着するのを防止して、 排ガスを長時間に亘つて安定的に燃焼処理することができる。
ここに、 円筒状の燃焼室にあっては、 前記周壁を円筒体の内周面で構成するこ とが好ましい。
また、 前記燃焼室を構成する壁面に該燃焼室の内部に空気を噴射する空気噴射 ノズルを設けることが好ましく、 これにより、 この空気噴射ノズルから噴射され る空気で燃焼処理したガスを冷却するとともに、 冷却後の燃焼ガスを燃焼室外に 速やかに排出することができる。
前記空気噴射ノズルを該噴射ノズルから噴射される空気が燃焼室内部で旋回流 を形成するように設けることが好ましく、 これにより、 燃焼処理したガスの冷却 及び燃焼室外への排出、 更には燃焼室の壁面に付着するシリカ （S i O 2) の除去 をより効果的に行うことができる。
更に、 前記底壁に前記保炎部に向けて一次空気を噴射する一次空気噴射ノズル を設けることが好ましく、 これにより、 燃焼性を改善するとともに、 保炎部を区 画構成する内外壁の表面に付着するシリカ （S i O を更に効果的に除去するこ とができる。
また、 前記燃焼室の内径と保炎部周壁の内径を略同一とすることが好ましく、 これにより、 流れの停滞域をなくして粉末状のシリカ （S i 〇2 ) を保炎部もしく は燃焼室内壁により一層付着しにくくすることができる。
また、 前記助燃ガスの炎孔より下流の保炎部周壁に 2次燃焼用の空気孔を設け、 保炎部に 1次燃焼の還元炎と前記空気による 2次燃焼の酸化炎を形成して、 排ガ スとりわけハロゲン系のガスの分解率を向上させることができる。
本発明の第二の面によれば、 排ガス処理用燃焼器は、 燃焼室に臨んで、 周壁で 囲まれて底壁で閉塞させた保炎部を設け、 前記底壁に排ガスを前記保炎部に向け て噴出する排ガス用炎孔を設け、 前記底壁に近い保炎部周壁に旋回流を作り出す ように噴出する空気噴射ノズルを設け、 前記底壁から離れた保炎部周壁に燃料ガ スもしくは予混合気等の助燃ガスを前記保炎部に向けて旋回流を作り出すように 噴出する助燃ガス用炎孔を設けたことを特徴とする。
これにより、 底壁に近い保炎部周壁に設けた空気噴射ノズルから旋回流を形成 するように空気流を噴出するので、 保炎部周壁を冷却することができる。 従って、 底壁から離れた助燃ガス用炎孔から噴出する助燃ガスが冷却され、 安定燃焼を継 続することができる。 更に火炎の旋回流を加速して、 シラン （S i H 4) 燃焼後の シリカ （S i 0 2) 等の保炎部や燃焼室周壁への付着をより効果的に防止すること ができる。
また、 前記助燃ガスが化学量論値より多い燃料ガスを含む過濃予混合気とする ことが好ましく、 これにより、 酸化 '還元の異なる火炎を形成して、 ハロゲン系 のガスの分解率を向上できる。
また、 前記保炎部周壁から延びて燃焼室を構成する壁面又は保炎部下端付近の 周壁面に 2次燃焼用空気噴射ノズルを設けることが好ましく、 これにより、 高温 領域を下方に拡大して、 ハロゲン系のガスの分解率を向上できる。
また、 前記燃焼室の内径と保炎部周壁の内径を略同一とすることが好ましく、 これにより、 流れの停帯域をなくして粉末状のシリカ （S i O を保炎部もしく は燃焼室内壁に一層付着しにくくすることができる。
また、 前記'助燃ガス用炎孔を斜め下方に向けることが好ましく、 これにより、 円筒体の加熱及び温度上昇を抑制して耐熱寿命を延ばすと共に、 ガスの高温状態 を維持してハロゲン系のガスの分解率を向上できる。 (図面の簡単な説明）
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態を示す縦断面図である。
図 2は、 図 1の Π— Π線断面図である。
図 3は、 本発明の第 2の実施の形態を示す縦断面図である。
図 4は、 図 3の IV— IV線断面図である。
図 5は、 本発明の第 3の実施の形態を示す縦断面図である。
図 6は、 図 5の VI— VI線断面図である。
図 7は、 本発明の第 4の実施の形態を示す縦断面図である。
図 8は、 図 7の M— \1線断面図である。
図 9は、 本発明の第 5の実施の形態を示す縦断面図である。
図 1 0は、 図 9の X— X線断面図である。
図 1 1は、 本発明の第 6の実施の形態を示す縦断面図である。
図 1 2は、 図 1 1の ΧΠ— ΧΠ線断面図である。
図 1 3は、 本発明の第 7の実施の形態を示す縦断面図である。
図 1 4は、 図 1 3の XIV— XIV線断面図である。
図 1 5は、 本発明の第 8の実施の形態を示す縦断面図である。
図 1 6は、 図 1 5の XVI— XVI線断面図である。
図 1 7は、 本発明の第 9の実施の形態を示す縦断面図である。
図 1 8は、 図 1 7の XM— 線断面図である。
図 1 9は、 本発明の第 1 0の実施の形態を示す縦断面図である。
図 2 0は、 図 1 9の XX— XX線断面図である。
図 2 1は、 本発明の第 1 1の実施の形態を示す縦断面図である。
図 2 2は、 図 2 1の XX Π _ΧΧΠ線断面図である。
図 2 3は、 従来例を示す縦断面図である。
図 24は、 図 2 3の XXIV— XX1V線断面図である。
(発明の実施の形態）
以下、 本発明の実施の形態を図 1乃至 2 2を参照して説明する。
図 1及び図 2は、 本発明の第 1の実施の形態を示すもので、 炉壁 1 0に囲まれ た燃焼室 1 1に臨んで、 円筒体 1 2の内周面で構成された周壁 1 3で囲まれて底 壁 1 4で閉塞させた保炎部 1 5が設けられている。 ここに、 前記円筒体 1 2は、 前記底壁 1 4に一体に形成されている。
そして、 前記底壁 1 4の内部には、 例えば半導体製造装置から排出されたシラ ン （S i H 4) 等を含んだ窒素を主成分とする排ガス等の処理すべき排ガス Aを保 持し導く複数 （図示では 4個） の排ガス室 2 0が、 同じく底壁 1 4及び該底壁 1 4から延出する円筒体 1 2の内部には、 例えば水素と酸素の予混合気等の助燃ガ ス Bを保持し導く助燃ガス室 2 1がそれぞれ設けられている。
前記底壁 1 4の下面には、 前記排ガス室 2 0から延びて前記保炎部 1 5に向け て開口する複数の排ガス用炎孔 2 2が、 前記円筒体 1 2の内周面には、 前記助燃 ガス室 2 1 と保炎部 1 5とを連通する複数の助燃ガス用炎孔 2 3がそれぞれ設け られている。 そして、 前記助燃ガス用炎孔 2 3は、 保炎部 1 5の略接線方向に延 びて助燃ガス Bを保炎部 1 5に向けて旋回流を形成するように、 吹き出すように 構成されている。
更に、 前記円筒体 1 2と燃焼室 1 1の側面を接続して燃焼室 1 1の一部を構成 する該円筒体 1 2の端面 1 2 aには、 燃焼室 1 1の内部に向けて空気 Cを噴射す る複数の空気噴射ノズル 2 4が設けられているとともに、 燃焼室 1 1の下端には、 燃焼ガス出口 2 5がー体に連接されている。
次に、 この実施の形態の作用について説明する。
先ず、 助燃ガス Bは、 助燃ガス室 2 1内に導かれて保持され、 円筒体 1 2の内 周面に設けられた助燃ガス用炎孔 2 3から保炎部 1 5に向けて旋回流を作り出す ように噴出する。 そして、 図示しない着火元により点火されると、 円筒体 1 2の 内周面に旋回炎を形成する。
ここで、 助燃ガス Bは旋回炎を形成するが、 旋回炎は小さな当量比のもとでも 安定して燃焼できる特徴を備えている。 即ち、 強く旋回しているために火炎相互 に熱とラジカルを供給し合い、 また火炎が円筒体 1 2の内周面に沿って形成され ることから該壁面が加熱されると共に加熱された壁面により未燃予混合気等の助 燃ガス Bが加熱されて保炎性が高くなる。 そして、 通常であれば、 未燃ガスを発 生したり消炎するような小さな当量比においても、 未燃ガスを発生することなく、 また振動燃焼を誘発することなく安定して燃焼することができる。 一方、 排ガス室 2 0内に導かれ保持された処理すべき排ガス Aは、 底壁 1 4の 下面に開口する排ガス用炎孔 2 2から保炎部 1 5に向けて噴出する。 すると、 こ の排ガス Aは助燃ガス Bの旋回炎と混合して燃焼するが、 この際、 助燃ガス Bが 一方向に強く旋回するように吹き出されるために、 助燃ガス Bの火炎と排ガス A の混合状態は良く、 吹き出された排ガス Aの全てが火炎と混合して燃焼して、 排 ガスの燃焼分解率は非常に高くなる。
また、 前記空気噴射ノズル 2 4から燃焼室 1 1内に噴射された空気は、 次のよ うに作用する。 即ち、 燃焼処理後の燃焼ガスは高温であるため冷却する必要があ り、 また、 この燃焼ガスを燃焼室 1 1の外部に速やかに排出する必要があるが、 この空気噴射ノズル 2 4から燃焼室 1 1内に噴射された空気を燃焼処理した高温 の旋回流ガスと混合させて該ガスを冷却し、 混合によって流量を増した排ガスを 燃焼ガス出口部 2 5を通じて燃焼室 1 1から滞ることなく速やかに排出すること ができる。
ここに、 助燃ガス Bとして予混合気を使用し、 助燃ガスの当量比を小さくすれ ば低 N〇x燃焼が可能となる。 そして、 旋回炎を形成すると旋回の中心部の気流の 圧力が低下して、 中心部に火炎の先方から排ガス用炎孔 2 2及び助燃ガス用炎孔 2 3に向けて逆流する自己循環流が発生し、 この循環流が炎孔からの火炎及び燃 焼ガスと混合して低 N Ox性を向上させる作用をする。
しかも、 助燃ガス用炎孔 2 3からの火炎は旋回しているが、 この旋回流がシラ ンガス等が燃焼して生成されるシリカ （S i 0 2) が排ガス用炎孔 2 2及び助燃ガ ス用炎孔 2 3に付着するのを防ぐ作用をなす。 即ち、 シラン （S i H 4) 等が燃焼 すると粉末状のシリカ （S i〇2 ) が生成されるが、 このシリカ （S i 0 2) が排 ガス用炎孔 2 2や助燃ガス用炎孔 2 3の付近に付着すると、 助燃ガス Bゃ排ガス Aの吹き出し量を減らしたり、 吹き出し方向を変えたりして、 吹き出しを不安定 にすることがあり、 このような状況になると、 ガスの吹き出しが静定せず、 安定 な燃焼が不可能になる。
ところ力 この実施の形態にあっては、 助燃ガス用炎孔 2 3による旋回炎があ るため、 この旋回炎により排ガス用炎孔 2 2及び助燃ガス用炎孔 2 3の先端部に も早い流れが発生して、 この流れが各炎孔 2 2， 2 3の先端部をクリーニングす る作用をなし、 生成した粉末状のシリカ （S i 0 2 ) が炎孔 2 2， 2 3の先端部に 付着するのを防ぐ働きをする。
さらに、 この効果は、 各炎孔 2 2 , 2 3の先端部だけにとどまらない。 つまり、 火炎が燃焼室 1 1の内部で旋回していることから、 燃焼室 1 1の壁表面にも早い 流れが発生して燃焼室 1 1の壁面をクリーニングして、 この表面に付着したシリ 力 （S i 〇2) 等を除去する働きをする。
このように、 旋回流により、 炎孔 2 2， 2 3の表面及び燃焼室 1 1の壁面に付 着したシリカ （S i O 2 ) 等をセルフクリーニングすることにより、 人手によるク リ一ニング作業の間隔を大幅に延長して、 メンテナンスを容易にすることができ る。
なお、 この実施の形態においては、 円筒状のものに適用した例を示しているが、 これに限らず、 例えば四角形等の多角形状のものに適用しても良いことは勿論で ある。 このことは、 以下の各実施の形態においても同様である。
図 3及び図 4は、 本発明の第 2の実施の形態を示すもので、 これは、 周壁 1 3 を構成する円筒体 1 2として、 燃焼室 1 1の一部を構成する端面 1 2 aが円錐面 形状を有するものを使用するとともに、 この端面 1 2 aに空気噴射ノズル 2 4 a を該空気噴射ノズル 2 4 aから燃焼室 1 1の内部に向けて噴射される空気 Cが旋 回流を作り出すように設けたものである。
この実施の形態にあっては、 空気噴射ノズル 2 4 aから噴射される空気 Cで燃 焼室 1 1内に旋回流を作り出すことにより、 助燃ガス用炎孔 2 3からの旋回流を 弱めることなく、 燃焼室 1 1内に旋回流を旺盛に発生させて、 燃焼室 1 1の側壁. に付着するシリカをより効果的に除去することができる。
図 5及び図 6は、 本発明の第 3の実施の形態を示すもので、 これは、 底壁 1 4 の中央部に、 この内部を貫通し保炎部 1 5に向けて開口して一次空気 Dを噴射す る一次空気噴射ノズル 3 0を設けたものである。
この実施の形態にあっては、 必要に応じて一次空気噴射ノズル 3 0から保炎部 1 5に一次空気を供給して酸素濃度を増大させることにより、 燃焼性を改善する ことができる。 しかも、 一次空気 Dを下方に吹き出すことにより、 環状保炎部 1 5における旋回流に下方への速度を付加し、 円筒体 1 2の表面を流れる流速を増 大させて、 円筒体 1 2の表面に付着するシリカを更に効果的に除去することがで さる。
図 7及び図 8は、 本発明の第 4の実施の形態を示すもので、 これは、 円筒体 1 2の内径と燃焼室 1 1の内径を略同一として構成したものである。 このように構 成することにより、 旋回流の旋回径が出口まで略同一になって、 保炎部から出口 まで良好な旋回流を維持でき、 流れの停滞域をなくして、 粉末状のシリカ （S i 0 2) の壁面への付着を大幅に低減することができる。
なお、 前記各実施の形態において、 燃焼用パーナを形成する材料としては、 セ ラミックスや耐熱金属材が好適である。 また、 上方から下方に吹き出す火炎に適 用した例を示しているが、 水平方向に吹き出すようにした火炎に適用してもよい。 また、 助燃ガスとしては、 水素と酸素の予混合気に限定されることなく、 都市ガ スもしくは L P Gと、 酸素、 空気もしくは酸素富化空気との予混合気でも良いこ とは勿論である。
図 9及び図 1 0は、 本発明の第 5の実施の形態を示すもので、 これは、 第 4の 実施の形態と同様に円筒体 1 2の内径と燃焼室 1 1の内径を略同一とし、 前記助 燃ガスの炎孔ょり下流の保炎部周壁に 2次空気 Eを噴射する 2次燃焼用の 2次空 気噴射ノズル 3 1を設けたものである。 予混合気 Bは燃料が過濃な過濃予混合気 とし、 これを炎孔 2 3から旋回噴射して、 保炎部内部に旋回流還元炎を形成する。 この還元炎とノズル 2 2からの排ガス Aを接触させて、 排ガス、 とりわけハロゲ ン系のガスを還元分解し、 更に、 分解された排ガスはその下流に設けられた 2次 燃焼用ノズル 3 1から噴射される空気から充分な酸素を与えられて、 酸素過剰な 状態となり酸化炎を形成する。 この酸化炎により、 排ガスは完全に酸化分解され る。
即ち、 供給する助燃ガスである予混合気の燃料ガスに対する酸化剤の混合比を、 化学量論値で求める酸化剤混合比より少なくして得られる還元炎と、 形成された 還元炎に対して、 空気もしくは酸素を燃料ガスに対する酸化剤の化学量論値以上 に供給して、 酸素過剰条件とすることで得られる酸化炎を順次燃焼器内に形成さ せる。 そして、 排ガスは還元炎と酸化炎という 2つの火炎に曝されて還元反応と 酸化反応を順次行うと共に、 火炎との接触時間を長くして高温滞留時間を延ばす ことができる。 この 2つの作用により、 排ガス、 とりわけハロゲン系のガスを完 全に分解することができる。
ここで 2次空気噴射ノズルは保炎部に向けて旋回流を形成するように噴射する のが好ましいが、 中心方向に向けて噴射して 1次燃焼後の排ガスとの間に乱れを 起こして混合するようにしてもよい。
一実施例としては、 次の通りである。
処理対象ガス ； C F 4
予混合気組成； H2 + 02
予混合気混合比； H2： 02= 7 ： 3
予混合気流量； 50 slZmin
酸化炎用供給酸素量； l OslZmin
還元炎中の還元分解反応としては、
C F + H2→CHmFn+H F + F 2 (m， nは 0〜4)
さらに酸化分解反応としては、
C HmFn+H F + F 2 +〇 2→C O + H F + F 2 + H2〇
本方式による処理後には、 C02 (二酸化炭素） 、 HF (フッ化水素） 、 F2 (フッ素） 、 H2〇 （水） となる。
以上のように、 ハロゲン系の排ガスを分解する場合に、 予混合方式の燃焼器内 に形成される還元炎と酸化炎を利用することにより、 複雑な制御機構を備えた設 備を必要とせず、 小型の燃焼器内で簡易に分解処理することができ、 小型 '省ェ ネルギ化することができる。 また、 火炎の熱を直接に利用するため、 電気工ネル ギから高温を作り出す場合よりも少ないエネルギで分解処理することができる。 なお、 このような還元炎 ·酸化炎による排ガスの分解処理方法は、 図 9及び図 1 0に示す燃焼器のみならず、 上述した図 1乃至図 8に示す燃焼器においても同 様に適用可能なことは勿論である。
図 1 1及び図 1 2は、 本発明の第 6の実施の形態を示すものである。 炉壁 10 に囲まれた燃焼室 1 1に臨んで、 円筒体 1 2の内周面で構成された周壁 1 3で囲 まれて底壁 14で閉塞させた保炎部 1 5が設けられている。 ここに、 前記円筒体 1 2は、 前記底壁 14と一体に形成されている。 そして、 前記底壁 14の内部に は、 例えば半導体製造装置から排出されたシラン （S i H 4) ガス等を含んだ窒素 を主成分とする排ガス等の処理すべき排ガス Aを保持し導く複数 （図示では 4 個） の排ガス室 2 0が、 同じく底壁 1 4及び該底壁 1 4から延出する円筒体 1 2 の内部には、 空気 Cを保持し導く空気室 3 3及び例えば水素と酸素の予混合気等 の助燃ガス Bを保持し導く助燃ガス室 2 1がそれぞれ底壁 1 4側から順に設けら れている。
前記底壁 1 4の下面には、 前記排ガス室 2 0から延びて前記保炎部 1 5に向け て開口する複数の排ガス用炎孔 2 2が設けられ、 前記円筒体 1 2の底壁に近い内 周面には、 前記空気室 3 3と保炎部 1 5とを連通する複数の空気噴射ノズル 3 4 を、 又、 底壁から離れた保炎部出口近傍には前記助燃用ガス室 2 1と保炎部 1 5 とを連通する複数の助燃ガス用炎孔 2 3がそれぞれ設けられている。 そして、 前 記助燃ガス用炎孔 2 3及び空気噴射ノズル 3 4は、 保炎部 1 5の円周の略接線方 向に延びて保炎部 1 5に向けて助燃ガス Bもしくは空気 Cを同一向きの旋回流を 形成して吹き出すように構成されている。 更に前記円筒体 1 2の周壁 1 3から円 錐状に延びて燃焼室 1 1の側面と連接して燃焼室 1 1の一部を構成する円錐面 1 2 aを備えている。 又、 燃焼室 1 1の下端には、 燃焼ガス出口 2 5がー体に連接 されている。
次に、 この実施の形態の排ガス処理用燃焼器の動作について説明する。 まず、 助燃ガス Bは、 助燃ガス室 2 1内に導かれて保持され、 円筒体 1 2の内周面に設 けられた助燃ガス用炎孔 2 3から保炎部 1 5に向けて旋回流を作り出すように噴 出する。 そして、 図示しない着火元により点火されると、 円筒体 1 2の内周面に 旋回炎を形成する。 ここで、 助燃ガス Bは旋回炎を形成するが、 旋回炎は広い当 量比の範囲にわたって安定して燃焼できる特徴を備えている。 —即ち、 強く旋回し ているために火炎相互に熱とラジカルを供給し合い、 保炎性が高くなる。 そして、 通常であれば未燃ガスを発生したり消炎するような小さな当量比においても未燃 ガスを発生することなく、 又、 当量比 1付近においても振動燃焼を誘発すること なく安定して燃焼することができる。 一方、 排ガス室 2 0内に導かれ保持された 処理すべき排ガス Aは、 底壁 1 4の下面に開口する排ガス用炎孔 2 2から保炎部 1 5に向けて噴出する。 すると、 この排ガス Aは助燃ガス Bの旋回炎と混合して 燃焼するが、 この際、 助燃ガス Bがー方向に強く旋回するように吹き出されるた めに、 助燃ガス Bの全てが火炎と充分に混合して、 排ガスの燃焼分解効率は非常 に高くなる。
又、 前記空気噴射ノズル 3 4から保炎部 1 5内に噴射された空気は次のように 作用する。 即ち、 本発明者等の研究により、 旋回炎は円筒体 1 2及び助燃用ガス 室 2 1内の助燃ガス Bを過熱することがわかった。 即ち、 安定した燃焼を継続す るためには、 円筒体 1 2の構成材料の耐熱温度を超えないように冷却する必要が あり、 又、 助燃ガス Bをその発火温度を超える温度以上に過熱すると、 助燃ガス に酸化剤が含まれている場合には助燃用ガス室 2 1内で燃焼を開始する場合があ るため、 その発火温度を超えないように冷却する必要がある。 このため、 助燃ガ ス用炎孔 2 3の上流に設けた空気噴射ノズル 3 4から燃焼室 1 1内に噴射された 空気は保炎部 1 5を旋回して周壁 1 3を冷却する。 そして、 周壁 1 3の冷却を介 して助燃ガス Bも又冷却する。 こうして、 安定な燃焼を継続する作用をなす。 又、 助燃ガス用炎孔 2 3からの火炎は旋回して噴射されるが、 空気噴射ノズル 3 4か ら噴射された空気も旋回しているため、 この空気流が火炎と混合して火炎の旋回 流を一層加速して強い旋回流を形成する。 旋回炎を形成すると旋回の中心部の気 流の圧力が低下して、 中心部に、 火炎の先方から排ガス用炎孔 2 2及び助燃ガス 用炎孔 2 3に向けて逆流する自己循環流が発生し、 この循環流が炎孔からの火炎 及び燃焼ガスと混合して N〇xの生成を抑制する。
又、 助燃ガス用炎孔 2 3からの火炎は強く旋回しているが、 この旋回流がシラ ンガス等が燃焼して生成されるシリカ （S i〇2) が排ガス用炎孔 2 2及び助燃ガ ス用炎孔 2 3に付着するのを防ぐ作用をする。 即ち、 シラン （S i H 等が燃焼 すると、 粉末状のシリカ （S i〇2) が生成されるが、 このシリカ （S i〇2 ) が 排ガス用炎孔 2 2や助燃ガス用炎孔 2 3の付近に付着すると、 助燃ガス Bゃ排ガ ス Aの噴き出し量を減らしたり、 吹き出し方向を変えたりして、 吹きだしを不安 定にすることがある。 このような状況になると、 ガスの吹き出しが静定せず、 安 定な燃焼が不可能になる。 本実施の形態にあっては、 助燃ガス用炎孔 2 3の旋回 炎があるため、 この旋回炎により排ガス用炎孔 2 2及び助燃ガス用炎孔 2 3の先 端部にも速い流れが発生して、 この流れが各炎孔 2 2 、 2 3の先端部をクリー二 ングする作用をなし、 生成した粉末状のシリカ （3 1 0 2 ) が炎孔2 2， 2 3の先 端部に付着するのを防ぐ働きをする。 この効果は空気噴射ノズル 3 4からの旋回 空気流があることにより、 一層、 顕著となる。
更に、 この効果は各炎孔 2 2， 2 3の先端部だけにとどまらない。 つまり、 火 炎が燃焼室 1 1内部で旋回していることから、 燃焼室 1 1の壁表面にも速い流れ が発生して燃焼室 1 1の壁をクリーニングして、 この表面に付着したシリカ （S i 〇2 ) を除去する働きをする。 このように、 旋回流により炎孔 2 2， 2 3の表面 及び燃焼室 1 1の壁面に付着したシリカ （S i 0 2) をセルフクリーニングするこ とにより、 この表面に付着したシリカ （S i〇2 ) を除去する働きをする。
又、 供給する助燃ガスを酸化剤を含んだ予混合気とし、 この予混合気の燃料ガ スに対する酸化剤の混合比を化学量論値で求める酸化剤混合比より少なくした燃 料過濃予混合気とし、 これを炎孔 2 3から旋回噴射して、 保炎部内部に一次旋回 流還元炎を形成する。 この還元炎とノズル 2 2からの排ガス Aを接触させて、 排 ガスとりわけハロゲン系の排ガスを還元分解する。 次に、 上流の空気噴射ノズル 3 4から噴射する空気から化学量論値以上の充分な酸素を与えられて、 酸素過剰 な状態として 2次酸化炎を形成する。 この酸化炎により排ガスを酸化分解する。 そして、 排ガスは還元炎と酸化炎の 2段の火炎に曝されて、 火炎との接触時間を 長くして高温滞留時間を延ばすことができる。 ここで、 ハロゲン系の排ガスは雰 囲気温度を高くして、 その状態を長く維持すれば分解できる特性がある。 このよ うに、 排ガスは酸化 '還元の異なる 2段の火炎に曝され、 しかも、 火炎による高 温状態を延ばすことによって排ガス、 とりわけハロゲン系のガスを完全に分解す ることができる。
図 1 3及び図 1 4は、 本発明の第 7の実施の形態を示すものである。 これは、 第 6の実施の形態において、 円筒体 1 2の内径と燃焼室 1 1の内径を略同一とし て構成したものである。 円筒体の周壁 1 3と燃焼室 1 0の側面を接続する円錐面 を単なる円筒面 1 2 bとしたものである。 このように構成することにより、 旋回 流の旋回径が出口まで略同一となって、 保炎部から燃焼室出口まで良好な旋回流 を維持でき、 流れの停滞域をなくして粉末状のシリカ （S i 〇2 ) の壁面への付着 を大幅に低減することができる。 図 1 5及び図 1 6は、 本発明の第 8の実施の形態を示すものである。 前記円筒 体 1 2の周壁 1 3から延びて燃焼室 1 1の側面と連接して燃焼室 1 1の一部を構 成する円錐面 1 2 aの内側には 2次燃焼用空気 Dを保持し導く空気室 3 5が設け られている。 そして、 円錐面 1 2 aには前記空気室 3 5から延びて燃焼室 1 1に 向けて開口する複数の 2次燃焼用空気噴射ノズル 3 6が設けられている。 2次燃 焼用空気噴射ノズルは保炎部下端付近に開口してもよい。 また、 燃焼室 1 1の下 端には、 燃焼ガス出口 2 5がー体に連接されている。
次に、 この実施形態の動作について説明する。
供給する助燃ガス Bを予混合気であって燃料ガスに対する酸化剤の混合比を化 学量論値で求める酸化剤混合比より少なくした燃料過濃な過濃予混合気として、 保炎部内部に 1次旋回流還元炎を形成する。 次に、 上流の空気噴射ノズル 3 4及 び下流に設けた 2次燃焼用空気噴射ノズル 3 6から噴射する空気から化学量論値 以上の充分な酸素を与えて、 酸化過剰な状態として 2次酸化炎を形成する。 ここ で、 2次燃焼用空気が保炎部下流の空気噴射ノズル 3 6からも与えられることに より 2次酸化炎は保炎部下流に長く形成され、 高温領域を下方に拡大して、 排ガ スの高温停滞時間を更に延長することができる。 このように、 排ガスは酸化 '還 元の異なる 2段の火炎に曝され、 しかも、 火炎による高温状態をさらに延ばすこ とによって排ガス、 とりわけハロゲン系のガスを完全に分解することができる。 この場合は、 2次燃焼用空気噴射ノズル 3 6からも空気を噴射して 2次火炎を形 成したものである。 ここで、 2次空気噴射ノズルは保炎部に向けて旋回流を形成 するように噴射するのが好ましいが、 本実施の形態のように下方に向けてもよい。 また、 中心方向に向けて噴射して還元炎による 1次燃焼後の排ガスとの間に乱れ を起こして混合するようにしてもよい。
図 1 7及び図 1 8は、 本発明の第 9の実施の形態を示すものである。 これは、 第 8の実施の形態に対して円筒体 1 2の内径と燃焼室 1 1の内径を略同一として、 正確には、 燃焼室 1 1の内径を円筒体 1 2の内径よりもやや大きくしたものであ る。
図 1 9及び図 2 0は、 本発明の第 1 0の実施の形態を示すものである。 これは、 第 9の実施の形態において、 第 7の実施の形態のように円筒体 1 2の内径と燃焼 室 1 1の内径をまったく同一として、 円筒体の周壁と燃焼室の側面を接続する円 錐面を円筒面 1 2 bとしたものである。 この場合、 2次燃焼用空気噴射ノズル 3 6は空気室 3 5から延びて燃焼室 1 1に向けて円筒面 1 2 bに開口して設けられ ている。
図 2 1及び図 2 2は、 本発明の第 1 1の実施の形態を示すものである。 これは、 第 8の実施の形態において、 助燃ガス用炎孔 2 3を保炎部 1 5の斜め下流に向け て助燃ガス Bを旋回流を形成して吹き出すように構成したものである。 これによ り、 助燃ガス用炎孔 2 3から噴き出した火炎は保炎部の下流に向けて螺旋状の旋 回流を形成する。 したがって、 旋回流が円筒体 1 2の周壁内側を流れる際の旋回 長が、 助燃ガスを第 8の実施の形態のように水平に吹き出した場合よりも短くな つて、 火炎が円筒周壁を加熱する領域が狭くなり、 旋回流による前記周壁の加熱 と温度上昇が抑制される。 これにより、 円筒体構成材料の耐熱寿命を延ばすこと ができる。 また、 空気噴射ノズル 3 4からの冷却空気量を少なくでき、 冷却によ る火炎温度の低下を抑制し、 高温状態を維持して、 八ロゲン系の排ガスの分解効 率を向上できる。 尚、 この実施の形態のように、 助燃ガス用炎孔を斜め下流に向 けて旋回流を形成して吹き出すように構成することは、 第 1乃至第 1 0の実施の 形態に適用してもよいことは勿論である。
尚、 前記各実施の形態において、 燃焼器を形成する材料としてはセラミックス や耐熱金属材が好適である。 また、 火炎は上方から下方に吹き出す例を示してい るが、 水平方向に噴き出すようにした火炎に適用してもよい。 また、 助燃ガスと しては水素と酸素の予混合気に限定されることなく、 水素、 都市ガス及び L P G 等の燃料ガス、 もしくは都市ガス、 L P Gと酸素、 空気もしくは酸素富化空気と の予混合気でもよいことは勿論である。
また、 前記各実施の形態においては、 円筒状のものに適用した例を示している が、 これに限らず、 例えば四角形等の多角形状のものに適用してもよいことも勿 δ冊 C'あ "3。
(発明の効果）
以上説明したように、 本発明の第一の面によれば、 助燃ガスを一方向に旋回流 を作り出すように保炎部に向けて噴出することにより、 助燃ガスの火炎と処理対 象物たる排ガスとの混合を高めて、 排ガスを高効率のもとに燃焼分解することが できる。 しかも、 旋回炎を形成して燃焼することにより、 シラン燃焼後のシリカ
( S i〇2 ) が炎孔近傍に付着するのを防止して、 排ガスを安定的に燃焼処理する とともに、 燃焼室の壁面に付着するシリカ （S i 〇2 ) も旋回流により除去するこ とができる。
また、 助燃ガスとして予混合気を使用して予混合燃焼を行うことにより、 低当 量比のもとに低 N〇x燃焼を行うことができる。
更に、 空気噴射ノズルを設けて、 この噴射ノズルから噴射される空気が燃焼室 内部で旋回流を形成するようにすることにより、 燃焼室壁に付着するシリカ （S i 0 2) を更に効果的に除去して、 クリーニングのためのメンテナンス期間を延長 することができる。
また、 底壁に前記保炎部に向けて一次空気を噴射する一次空気噴射ノズルを設 けることにより、 燃焼性を改善するとともに、 保炎部を区画構成する内外壁の表 面に付着するシリカ （S i 〇2) を更に効果的に除去することができる。
また、 燃焼室の内径と保炎部周壁の内径を略同一とすることにより、 流れの停 滞域をなくして粉末状のシリカ （S i 0 2) を保炎部もしくは燃焼室内壁に一層付 着しにくくすることができる。
また、 還元炎 ·酸化炎を形成してその内側から排ガスを通過させることにより、 排ガスを還元分解し、 引続いて酸化分解することができる。 これにより比較的小 型の装置でかつ多大なエネルギの消費を必要とすることなく、 有害な排ガスを無 害化することができる。
また、 本発明の他の面によれば、 底壁に近い保炎部周壁に設けた空気噴射ノズ ルから噴射される空気が保炎部で旋回流を形成するようにすることことにより、 上記効果に加え、 円筒体及び助燃ガス室内の助燃ガスを冷却して安定燃焼を継続 することができる。 また、 火炎の旋回流を加速して、 シラン燃焼後のシリカ （S i 0 2) が炎孔近傍に付着するのを防止して安定燃焼を継続し、 円筒体周壁や燃焼 室壁に付着するシリカ （S i〇2) をさらに効果的に除去して、 クリーニングのた めのメンテナンス期間を延長することができる。
そして、 2次燃焼用空気噴射ノズルを保炎部の下端部付近又は下流に設けるこ とで、 2次火炎を保炎部下流に形成して、 高温滞留域を拡大してハロゲン系の分 解効率を向上できる。
更に、 助燃ガス用炎孔を保炎部の斜め下流に向けて助燃ガスを螺旋状に吹き出 すように構成することで、 円筒体の加熱及び温度上昇を抑制して耐熱寿命を延ば すと共に、 上記空気噴射ノズルからの冷却空気量を少なくでき、 ハロゲン系の排 ガスの分解効率を向上できる。

Claims

請求の範囲
1 . 燃焼室に臨んで、 周壁で囲まれて底壁で閉塞させた保炎部を設け、 前記 周壁に助燃ガスを前記保炎部に向けて旋回流を作り出すように噴出する助燃ガス 用炎孔を、 前記底壁に排ガスを前記保炎部に向けて噴出する排ガス用炎孔をそれ ぞれ設けたことを特徴とする排ガス処理用燃焼器。
2 . 前記周壁を円筒体の内周面で構成したことを特徴とする請求項 1に記載 の排ガス処理用燃焼器。
3 . 前記燃焼室を構成する壁面に該燃焼室の内部に空気を噴射する空気噴射 ノズルを設けたことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の排ガス処理用燃焼器。
4 . 前記空気噴射ノズルを該噴射ノズルから噴射される空気が燃焼室内部に 旋回流を形成するように設けたことを特徴とする請求項 3に記載の排ガス処理用 燃焼器。
5 . 前記底壁に前記保炎部に向けて 1次空気を噴射する 1次空気噴射ノズル を設けたことを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼 器。
6 . 前記燃焼室の内径と保炎部周壁の内径とをほぼ同一としたことを特徴と する請求項 1乃至 5のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。
7 . 前記助燃ガスの炎孔より下流の保炎部周壁に 2次燃焼用の空気孔を設け、 1次燃焼の還元炎と前記空気による 2次燃焼の酸化炎を形成して、 排ガスを分解 することを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。
8 . 燃焼室に臨んで、 周壁で囲まれて底壁で閉塞させた保炎部を設け、 前記 底壁に排ガスを前記保炎部に向けて噴出する排ガス用炎孔を設け、 前記底壁に近 い保炎部周壁に旋回流を作り出すように噴出する空気噴射ノズルを設け、 前記底 壁から離れた保炎部周壁に燃料ガスもしくは予混合気等の助燃ガスを前記保炎部 に向けて旋回流を作り出すように噴出する助燃ガス用炎孔を設けたことを特徴と する排ガス処理用燃焼器。
9 . 前記助燃ガスが化学量論値より多い燃料ガスを含む過濃予混合気である ことを特徴とする請求項 1又は 8に記載の排ガス処理用燃焼器。
1 0 . 前記保炎部周壁から延びて燃焼室を構成する壁面又は保炎部下端付近の 周壁面に 2次燃焼用空気噴射ノズルを設けたことを特徴とする請求項 1又は 8又 は 9のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。
1 1 . 前記燃焼室の内径と保炎部周壁の内径とをほぼ同一としたことを特徴と する請求項 8乃至 1 0のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。
1 2 . 前記助燃ガス用炎孔を斜め下流に向けて設けたことを特徴とする請求項 1乃至 1 1のいずれかに記載の排ガス処理用燃焼器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1227275A1 (en) * 1999-11-02 2002-07-31 Ebara Corporation Combustor for exhaust gas treatment
EP1312860A1 (en) * 2000-08-22 2003-05-21 Ebara Corporation Method and device for combustion type exhaust gas treatment

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4066107B2 (ja) * 1997-11-21 2008-03-26 株式会社荏原製作所 排ガス処理用燃焼器
US6969250B1 (en) 1998-12-01 2005-11-29 Ebara Corporation Exhaust gas treating device
US6908297B2 (en) * 2000-05-26 2005-06-21 Rohm And Haas Company Hydrogen-fueled flare system
JP2001355820A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 排ガスの処理方法および処理装置
DE10029912A1 (de) * 2000-06-17 2001-12-20 Kunkel Klaus Verfahren zur Energieerzeugung
DE10045322C2 (de) * 2000-09-12 2002-07-18 Messer Griesheim Gmbh Zerstäubungsbrenner für die thermische Spaltung von schwefelhaltigem Reststoff
WO2003085321A1 (de) * 2002-04-11 2003-10-16 DAS-Dünnschicht Anlagen Systeme GmbH Dresden Einrichtung zur reinigung von abgasen mit fluorhaltigen verbindungen in einem verbrennungsreaktor mit niedriger stickoxidemission
DE10304489B4 (de) 2002-04-11 2014-07-31 Das Environmental Expert Gmbh Einrichtung zur Reinigung von Abgasen mit fluorhaltigen Verbindungen in einem Verbrennungsreaktor mit niedriger Stickoxidemission
KR100860320B1 (ko) * 2002-08-31 2008-09-26 주식회사 포스코 제철소의 부생가스 연소용 버너장치
KR20040032262A (ko) * 2002-10-08 2004-04-17 주식회사 태양테크 공정 폐가스 연소용 가스버너
KR20040034809A (ko) * 2002-10-17 2004-04-29 (주)한진섬유 폐기물 2차 연소장치
KR100504390B1 (ko) * 2002-11-18 2005-07-27 한국에너지기술연구원 저열량 가스의 선회 연소장치
DE10342498B4 (de) * 2003-09-12 2006-07-13 Centrotherm Elektrische Anlagen Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung für die thermische Abgasreinigung
US20050186941A1 (en) * 2004-02-10 2005-08-25 General Motors Corporation Verification of telematic unit in fail to voice situation
US7074034B2 (en) * 2004-06-07 2006-07-11 Air Products And Chemicals, Inc. Burner and process for combustion of a gas capable of reacting to form solid products
GB0417378D0 (en) * 2004-08-04 2004-09-08 Boc Group Plc Gas abatement
US7736599B2 (en) 2004-11-12 2010-06-15 Applied Materials, Inc. Reactor design to reduce particle deposition during process abatement
JP4619798B2 (ja) * 2005-01-14 2011-01-26 日本パイオニクス株式会社 有害ガスの浄化装置
JP2007002294A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Kobe Steel Ltd 伸線性および疲労特性に優れた鋼線材並びにその製造方法
JP5102217B2 (ja) 2005-10-31 2012-12-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プロセス削減反応器
KR100650277B1 (ko) 2005-11-09 2006-11-27 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 폐가스 정화처리장치에 사용하는 버너조립체의 챔버구조
US8591819B2 (en) 2006-12-05 2013-11-26 Ebara Corporation Combustion-type exhaust gas treatment apparatus
US7520743B1 (en) 2007-01-02 2009-04-21 Chemical Applications And Engineering, Inc. Method and apparatus to reduce a venting of raw natural gas emissions
KR100800978B1 (ko) * 2007-03-26 2008-02-11 주식회사 애드플라텍 질소산화물과 일산화탄소 처리를 위한 재연소로 및 재연소방법
FR2915989B1 (fr) * 2007-05-10 2011-05-20 Saint Gobain Emballage Injecteur mixte a bas nox
JP5568223B2 (ja) * 2008-07-03 2014-08-06 岩谷瓦斯株式会社 排ガスの燃焼式除害装置
JP5659491B2 (ja) * 2009-01-30 2015-01-28 セントラル硝子株式会社 フッ素ガス発生装置を含む半導体製造設備
EP2264370B1 (de) * 2009-06-16 2012-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Brenneranordnung für eine Verfeuerungsanlage zum Verfeuern fluidischer Brennstoffe und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brenneranordnung
WO2013018576A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 エドワーズ株式会社 排ガス燃焼装置
KR101406065B1 (ko) * 2012-03-16 2014-07-01 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 선회류 예혼합 저공해 연소장치
KR101435371B1 (ko) 2012-10-16 2014-08-29 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 CO, NOx 개별 제어 방식을 이용한 저공해 연소방법
JP6151945B2 (ja) * 2013-03-28 2017-06-21 株式会社荏原製作所 除害機能付真空ポンプ
GB2516267B (en) * 2013-07-17 2016-08-17 Edwards Ltd Head assembly
CN105509071B (zh) * 2015-12-23 2018-09-14 科洋环境工程（上海）有限公司 一种用于处理废气废液的工业燃烧炉及处理方法
CN111315971B (zh) * 2017-07-07 2021-12-10 鉴锋国际股份有限公司 用于控制气体污染物分解氧化的装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55158436U (ja) * 1979-05-04 1980-11-14
JPS582519A (ja) * 1981-06-26 1983-01-08 Tsunehisa Matsuoka ガス安全燃焼装置
JPS58108322A (ja) * 1981-12-02 1983-06-28 ミツドランド−ロス・コ−ポレ−シヨン ガスバ−ナ−
JPH0942643A (ja) * 1995-07-21 1997-02-14 Taiyo Toyo Sanso Co Ltd 排ガス処理用燃焼ノズル

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1656907A (en) * 1923-03-05 1928-01-24 Bansen Hugo Gas burner
US3577728A (en) * 1969-03-19 1971-05-04 Joe W Von Brimer Exhaust gas processing system
GB1274637A (en) * 1969-03-27 1972-05-17 Zink Co John Process for disposal of oxides of nitrogen
US3898317A (en) * 1972-07-24 1975-08-05 Midland Ross Corp Method for incinerating flue gases
US4198384A (en) * 1975-12-29 1980-04-15 James G. Brown & Associates, Inc. Multistage incineration of halogenated hydrocarbon containing waste streams
US4154567A (en) * 1977-01-07 1979-05-15 Continental Carbon Company Method and apparatus for the combustion of waste gases
FR2513742A1 (fr) 1981-09-30 1983-04-01 Air Prod & Chem Bruleur pour bruler des matieres plastiques en particules
US4483832A (en) * 1982-03-30 1984-11-20 Phillips Petroleum Company Recovery of heat values from vitiated gaseous mixtures
JPS5915718A (ja) * 1982-07-20 1984-01-26 Okonogi Kiyoshi 特殊バ−ナ−
JPS5915817A (ja) 1982-07-20 1984-01-26 Shisaka Kenkyusho:Kk 鉛直オリフイス流量計
US4627388A (en) * 1985-07-22 1986-12-09 The Dow Chemical Company Combustion of halogenated hydrocarbons with heat recovery
US5009174A (en) * 1985-12-02 1991-04-23 Exxon Research And Engineering Company Acid gas burner
US4801437A (en) 1985-12-04 1989-01-31 Japan Oxygen Co., Ltd. Process for treating combustible exhaust gases containing silane and the like
US4661056A (en) 1986-03-14 1987-04-28 American Hoechst Corporation Turbulent incineration of combustible materials supplied in low pressure laminar flow
US4913069A (en) * 1989-03-17 1990-04-03 Surface Combustion, Inc. Batch pyrolysis system
US5022332A (en) * 1990-08-15 1991-06-11 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Combustion method for improved endothermic dissociation
US5236350A (en) 1991-11-15 1993-08-17 Maxon Corporation Cyclonic combuster nozzle assembly
DK0605041T3 (da) * 1992-12-29 1997-05-05 Finmeccanica Spa Indretning og fremgangsmåde til termisk destruktion af sure stoffer i røggasser
US5510093A (en) 1994-07-25 1996-04-23 Alzeta Corporation Combustive destruction of halogenated compounds
JPH11153303A (ja) 1997-11-21 1999-06-08 Ebara Corp ２段燃焼器
JP4066107B2 (ja) * 1997-11-21 2008-03-26 株式会社荏原製作所 排ガス処理用燃焼器
WO2001033141A1 (fr) 1999-11-02 2001-05-10 Ebara Corporation Appareil de combustion pour le traitement de gaz d'emission
TW536604B (en) 2000-10-02 2003-06-11 Ebara Corp Combustion type waste gas treatment system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55158436U (ja) * 1979-05-04 1980-11-14
JPS582519A (ja) * 1981-06-26 1983-01-08 Tsunehisa Matsuoka ガス安全燃焼装置
JPS58108322A (ja) * 1981-12-02 1983-06-28 ミツドランド−ロス・コ−ポレ−シヨン ガスバ−ナ−
JPH0942643A (ja) * 1995-07-21 1997-02-14 Taiyo Toyo Sanso Co Ltd 排ガス処理用燃焼ノズル

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1033533A4 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1227275A1 (en) * 1999-11-02 2002-07-31 Ebara Corporation Combustor for exhaust gas treatment
EP1227275A4 (en) * 1999-11-02 2003-01-29 Ebara Corp COMBUSTION APPARATUS FOR THE TREATMENT OF EMISSION GASES
US6736635B1 (en) 1999-11-02 2004-05-18 Ebara Corporation Combustor for exhaust gas treatment
US7112060B2 (en) 1999-11-02 2006-09-26 Ebara Corporation Burner for treating waste gas
EP1312860A1 (en) * 2000-08-22 2003-05-21 Ebara Corporation Method and device for combustion type exhaust gas treatment
EP1312860A4 (en) * 2000-08-22 2007-02-28 Ebara Corp METHOD AND DEVICE FOR COMBUSTION TREATMENT OF EXHAUST GASES

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