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JP2013160456A - Decomposition treatment device of persistent substances - Google Patents

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JP2013160456A
JP2013160456A JP2012023391A JP2012023391A JP2013160456A JP 2013160456 A JP2013160456 A JP 2013160456A JP 2012023391 A JP2012023391 A JP 2012023391A JP 2012023391 A JP2012023391 A JP 2012023391A JP 2013160456 A JP2013160456 A JP 2013160456A
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combustion
combustion cylinder
gas
decomposition
combustible gas
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JP2012023391A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsuko Seo
敦子 瀬尾
Takahiro Ide
卓宏 井出
Kenichi Sugihara
賢一 杉原
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Tokyo Gas Chemicals Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Chemicals Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple decomposition treatment device that can innocuously treat a process exhaust gas including Freon series persistent substances and silane system substances sent into a combustion cylinder body from a process exhaust gas induction port by combustion decomposition without attaching powder produced by combustion decomposition of the silane system substances on a wall surface.SOLUTION: A decomposition treatment device includes a combustible gas nozzle 36 which belches a combustible gas in the direction of a center axis line L1 of a combustion cylinder body 10 and a combustion supporting gas nozzle 35 positioning inside the combustible gas nozzle to belch a combustion supporting gas in a direction perpendicular to an inner periphery of the combustion cylinder body 10 like colliding. By controlling an amount of the combustion supporting gas so that the combustion gas and the combustion supporting gas flow down along an inner peripheral wall of the combustion cylinder body 10 at around a speed of 10 m/s or faster, the powder produced when the silane system substances are combusted and decomposed does not attach on a wall face but flies downstream. By setting a temperature inside the combustion cylinder body 10 at around 1,000°C or higher, the combustion decomposition of Freon series persistent substances also progresses.

Description

本発明は難分解物質およびシラン系物質を燃焼により分解処理する装置に関し、特に、半導体製造工程、液晶製造工程あるいは太陽電池製造工程の気体処理工程等で排出されるプロセス排ガスに含まれる、フロン系の難分解物質(PFC、CF、SF、C、C、C、CHF、NF等)と、シラン系物質(SiH、Si、TEOS(Si(OC)、SiF等)を同時に高効率で燃焼により分解処理するのに好適な分解処理装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for decomposing and treating refractory substances and silane-based substances by combustion, and in particular, chlorofluorocarbons contained in a process exhaust gas discharged in a gas processing step of a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process or a solar cell manufacturing process. Refractory substances (PFC, CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CHF 3 , NF 3 etc.) and silane-based substances (SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS) The present invention relates to a decomposition treatment apparatus suitable for simultaneously decomposing (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), SiF 4, etc.) by combustion with high efficiency.

半導体製造工程、液晶製造工程あるいは太陽電池製造工程の気体処理工程等においては、一般に工程ごとに異なる特性のガス、例えばPFCのようなフロン系物質を含むフロン系ガス、あるいはSiHのようなシラン系物質を含むシラン系ガスが使用される。フロン系物質は難分解性であるとともに地球温暖化効果が取分け高い物質であり、またシラン系物質は可燃性、自然性、毒性を有する有害な物質であり、各工程で排出されるプロセス排ガスに対してこれら物質を無害化する処理を施した後、大気に放出することが行われる。 In a gas processing process such as a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process, or a solar cell manufacturing process, generally, gas having different characteristics for each process, for example, a fluorocarbon gas containing a fluorocarbon material such as PFC, or a silane such as SiH 4 A silane-based gas containing a system material is used. Fluorocarbons are difficult to decompose and have a particularly high global warming effect. Silanes are flammable, natural, and toxic harmful substances that are used as process exhaust gases in each process. On the other hand, after processing these substances to be harmless, they are released into the atmosphere.

フロン系難分解物質の燃焼分解処理には1000〜1500℃程度の高温度環境を必要とする。一方、シラン系物質は易燃性あるいは常温下、空気中でも自然発火する自燃性であり、フロン系難分解物質と比較して低い温度で燃焼による分解処理が可能であるが、燃焼生成物として、SiOの粉体(シリカ粉)が生成されるのを避けられない。そのために、主にフロン系難分解物質の燃焼分解処理を行うために開発された分解処理装置を、シラン系物質を多く含むプロセス排ガスの処理に用いると、発生する粉体が燃焼塔内のあらゆる部位に堆積してしまい、最終的には目詰まりを起こして熱源であるバーナの失火を引き起こしたり、粉体の堆積が成長して燃焼塔内を閉塞させる原因となる。粉体の堆積を抑制するため、または堆積した粉体を掻き落とすための手段を講じると、後述の通り、結果として燃焼温度を高くできない。すなわちシラン系物質の処理を主眼として燃焼処理温度を下げると、フロン系難分解物質の分解効率が低下する。そのことから、フロン系難分解物質の燃焼分解処理とシラン系物質の燃焼分解処理は、それぞれ専用の分解処理装置を用いて行うことが望ましい。 A high temperature environment of about 1000 to 1500 ° C. is required for the combustion and decomposition treatment of chlorofluorocarbon-based material. On the other hand, silane-based substances are flammable or spontaneously ignited in air at room temperature, and can be decomposed by combustion at a lower temperature than chlorofluorocarbon-based difficult-to-decompose substances. The generation of SiO 2 powder (silica powder) is inevitable. For this reason, if a cracking treatment device developed mainly for the combustion cracking treatment of chlorofluorocarbon-based difficult-to-decompose substances is used for the treatment of process exhaust gas containing a large amount of silane-based substances, the generated powder can be used in any combustion tower. It accumulates at the site, eventually causing clogging and causing the burner, which is a heat source, to misfire, or the accumulation of powder grows to block the inside of the combustion tower. If measures are taken to suppress the accumulation of powder or to scrape off the accumulated powder, the combustion temperature cannot be raised as a result, as will be described later. That is, when the combustion treatment temperature is lowered mainly for the treatment of silane-based substances, the decomposition efficiency of chlorofluorocarbon-based difficult-to-decompose substances decreases. For this reason, it is desirable that the combustion decomposition treatment of the fluorocarbon-based material and the combustion decomposition treatment of the silane material be performed using dedicated decomposition treatment apparatuses.

先行技術では、燃焼分解処理により粉体が形成される排ガスの処理装置において、生成した粉体を処理装置から排除するために、特別の手段を講じるようにした排ガス処理装置が提案されている。   In the prior art, an exhaust gas treatment apparatus has been proposed in which special measures are taken in order to exclude the produced powder from the treatment apparatus in an exhaust gas treatment apparatus in which powder is formed by combustion decomposition treatment.

例えば、特許文献1では、燃焼室の内壁全面から空気等のガスを噴出させ、生成した粉体が燃焼室の壁面に堆積するのを防止し、堆積した場合でも容易に除去できるようにしている。特許文献2では、円筒状燃焼器の内壁の接線方向にバーナや空気の取り込み口を設けて内壁面に沿う旋回流を起こし、それにより粉体が壁面に堆積するのを防止している。特許文献3では、粉体を掻き取る冶具(スクレイパー)を備え、この冶具を動かして、燃焼器内に付着した粉体を除去するようにしている。特許文献4では、燃焼器の内側に水を流通させて水膜を形成することで、粉体の成長を防止するようにしている。   For example, in Patent Document 1, a gas such as air is ejected from the entire inner wall of the combustion chamber to prevent the generated powder from accumulating on the wall surface of the combustion chamber, and can be easily removed even when deposited. . In Patent Document 2, a burner and an air intake port are provided in the tangential direction of the inner wall of the cylindrical combustor to cause a swirling flow along the inner wall surface, thereby preventing powder from accumulating on the wall surface. In Patent Document 3, a jig (scraper) for scraping powder is provided, and this jig is moved to remove powder adhering to the combustor. In Patent Document 4, the growth of powder is prevented by flowing water inside the combustor to form a water film.

特開平10−54534号公報JP 10-54534 A 特開2004−69269号公報JP 2004-69269 A 特開2008−39280号公報JP 2008-39280 A 特開2008−161861号公報JP 2008-161861 A

前記特許文献1〜4に記載される手段を、フロン系物質を含むプロセス排ガスとシラン系物質を含むプロセス排ガスの双方を燃焼分解処理しようとする装置に用いようとすると、それぞれ解決すべき課題が生じる。特許文献1に記載のように、燃焼室の内壁全面から空気等のガスを噴出させる手段を採用すると、燃焼室内の温度が低下する恐れがあり、フロン系の難分解物質の分解効率を上げるのが困難となる。特許文献2に記載のように、燃焼室の内壁面に沿う旋回流を起こすようにすると、高温域に接触しないプロセス排ガスの流れが発生しやすくなり、やはりフロン系の難分解物質の分解効率が上がらなくなる。特許文献3に記載のように、粉体を掻き取るために金属製の冶具(スクレイパー)を備える態様では、冶具がフロン系難分解物質の燃焼分解処理温度である1000〜1500℃程度の高温度環境に耐えられない場合が起こり得る。その場合、金属製の冶具が溶断あるいは溶け落ちたりして粉体の掻き取りに支障が生じる恐れがある。なおこの治具(スクレイパー)は高温に耐えるセラミック材で形成することも考えられるが、材質が脆くなり粉体を掻き取る強度が得られない。特許文献4に記載のように、燃焼器の内側に水を流通させて水膜を形成する手段を採用すると、当然に燃焼器内に高温領域が形成し難くなり、やはりフロン系の難分解物質の分解効率が上がらない恐れがある。   When the means described in Patent Documents 1 to 4 are to be used in an apparatus that intends to combust and decompose both a process exhaust gas containing a fluorocarbon material and a process exhaust gas containing a silane material, there are problems to be solved respectively. Arise. As described in Patent Document 1, when a means for ejecting a gas such as air from the entire inner wall of the combustion chamber is employed, the temperature in the combustion chamber may be lowered, and the decomposition efficiency of the chlorofluorocarbon-based hardly decomposed substance is increased. Becomes difficult. As described in Patent Document 2, when a swirl flow along the inner wall surface of the combustion chamber is caused, a flow of process exhaust gas that does not come into contact with the high-temperature region is likely to be generated. It will not rise. As described in Patent Document 3, in an aspect including a metal jig (scraper) for scraping powder, the jig has a high temperature of about 1000 to 1500 ° C., which is a combustion decomposition temperature of a chlorofluorocarbon-based material. There may be cases where the environment cannot be tolerated. In that case, there is a possibility that the metal jig may be melted or melted down, thereby hindering the powder scraping. The jig (scraper) may be formed of a ceramic material that can withstand high temperatures, but the material becomes brittle and the strength to scrape the powder cannot be obtained. As described in Patent Document 4, when a means for forming a water film by circulating water inside the combustor is adopted, it is naturally difficult to form a high temperature region in the combustor. There is a risk that the decomposition efficiency will not increase.

また、いずれの手段を採用するとしても、構造的に極めて複雑なものとなり、製造コストが高騰するとともに、メンテナンスが容易でなく、分解処理装置を長時間安定して運転することが困難となる。   Moreover, even if any means is adopted, the structure becomes extremely complicated, the manufacturing cost increases, the maintenance is not easy, and it is difficult to stably operate the decomposition processing apparatus for a long time.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、装置としての構成が極めて簡素化されており製造コストを低減できまたメンテナンスも容易でありながら、フロン系難分解物質を含むプロセス排ガスおよびシラン系物質を含むプロセス排ガスの双方を、同時にかつ効果的に燃焼分解により無害化処理することのできる難分解物質の分解処理装置を提供すること課題とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and a process containing a fluorocarbon-based decomposable substance while the configuration as an apparatus is extremely simplified, the manufacturing cost can be reduced, and maintenance is easy. It is an object of the present invention to provide a decomposition apparatus for a hardly decomposable substance capable of detoxifying both exhaust gas and process exhaust gas containing a silane-based substance simultaneously and effectively by combustion decomposition.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく多くの実験を行うことにより、フロン系難分解物質を燃焼分解できる1000〜1500℃程度の高温度環境を形成できる燃焼筒体内に、シラン系物質を含むプロセス排ガスをプロセス排ガス導入ポートから投入したときに、投入から短時間でシラン系物質は燃焼分解されてSiOの粉体が形成されるが、燃焼筒体の内周面に沿って燃焼筒体の中心軸線方向に10m/s程度の下流に向かう気流を生じさせることにより、形成された粉体は燃焼筒体の内周面に付着・堆積することなく、気流とともに燃焼筒体外に排出できることを知った。このSiOが付着・堆積しなくなる気流の速度は、シラン系物質を含むプロセス排ガスの使用状況にもよるが、例えば、特開2003−340226号公報の図4に示される例では、7m/s以上とされており、この文献と比較しても本発明での10m/s程度は十分な流速と考えられる。 The present inventors have conducted a number of experiments to solve the above-mentioned problems, and the silane-based material is formed in the combustion cylinder capable of forming a high temperature environment of about 1000 to 1500 ° C. capable of burning and decomposing the chlorofluorocarbon-based hardly decomposed material. When the process exhaust gas containing is introduced from the process exhaust gas introduction port, the silane-based material is combusted and decomposed in a short time from the introduction to form SiO 2 powder, but it burns along the inner peripheral surface of the combustion cylinder By generating an air flow toward the downstream of about 10 m / s in the central axis direction of the cylinder, the formed powder is discharged to the outside of the combustion cylinder together with the air current without adhering and depositing on the inner peripheral surface of the combustion cylinder. I knew I could do it. The velocity of the airflow at which SiO 2 does not adhere and accumulate depends on the use state of the process exhaust gas containing the silane-based material. For example, in the example shown in FIG. 4 of Japanese Patent Laid-Open No. 2003-340226, 7 m / s Even if compared with this document, about 10 m / s in the present invention is considered to be a sufficient flow velocity.

また、シミュレーションによる解析により、燃焼筒体の閉鎖壁に設けた火炎形成手段を形成する可燃性ガスノズルと支燃性ガスノズルの位置および配置関係を特定することにより、燃焼筒体の上流位置における内周面に、燃焼筒体の中心軸線方向に10m/s程度以上の下流に向かう気流を形成でき、その状態で燃焼筒体内には、フロン系難分解物質を燃焼分解できる1000〜1500℃程度の高温度環境を形成できることを確認した。本発明は、上記の知見および確認した事項に基づいてなされている。   In addition, by analyzing the simulation, the position of the combustible gas nozzle that forms the flame forming means provided on the closed wall of the combustion cylinder and the position of the combustion-supporting gas nozzle and the positional relationship thereof are specified, so that the inner circumference at the upstream position of the combustion cylinder is determined. On the surface, an air flow toward the downstream of about 10 m / s or more in the direction of the central axis of the combustion cylinder can be formed. It was confirmed that a temperature environment could be formed. The present invention has been made based on the above findings and confirmed matters.

すなわち、本発明による難分解物質の分解処理装置は、一端に閉鎖壁を持つ燃焼筒体と、前記燃焼筒体の前記閉鎖壁に設けられた火炎形成手段と、前記燃焼筒体の前記閉鎖壁またはその近傍に設けられ前記燃焼筒体内に難分解物質を含むプロセス排ガスを導入するプロセス排ガス導入ポートと、を少なくとも備える難分解物質の分解処理装置であって、前記火炎形成手段は、前記燃焼筒体内へ可燃性ガスを噴出する複数個の可燃性ガスノズルと、前記燃焼筒体内へ支燃性ガスを噴出する複数個の支燃性ガスノズルとを備え、前記複数個の可燃性ガスノズルは前記燃焼筒体の中心軸線の周囲に位置し、かつ可燃性ガスを前記燃焼筒体の中心軸線に沿う方向に噴出するようにされており、前記複数個の支燃性ガスノズルは前記可燃性ガスノズルの内側において中心軸線の周囲に位置し、前記可燃性ガスノズルから噴出する可燃性ガスの流れに直交する方向に支燃性ガスを噴出するようにされてことを特徴とする。   That is, a decomposition apparatus for a hardly decomposable substance according to the present invention includes a combustion cylinder having a closed wall at one end, flame forming means provided on the closed wall of the combustion cylinder, and the closed wall of the combustion cylinder. Or a process exhaust gas introduction port provided near the process exhaust gas introduction port for introducing process exhaust gas containing the hardly decomposed substance into the combustion cylinder, wherein the flame forming means includes the combustion cylinder A plurality of combustible gas nozzles for ejecting combustible gas into the body, and a plurality of combustible gas nozzles for ejecting combustible gas into the combustion cylinder, wherein the plurality of combustible gas nozzles are the combustion cylinder. A plurality of the combustion-supporting gas nozzles are disposed around the central axis of the body and inject the combustible gas in a direction along the central axis of the combustion cylinder. Located around the central axis at the side, and wherein the being adapted to eject a combustion assisting gas in the direction perpendicular to the flow of combustible gas ejected from the combustible gas nozzle.

本発明による難分解物質の分解処理装置では、支燃性ガスノズルから噴出する支燃性ガスは燃焼筒体の内周壁にほぼ垂直な角度で衝突する。燃焼筒体内には可燃性ガスノズルから燃焼筒体の中心軸線に沿う方向に可燃性ガスが噴出しており、その影響を受けて、衝突後の支燃性ガスは下流側に早い速度で流下する。燃焼筒体の内径および支燃性ガスの支燃性ガスノズルからの噴射速度を実験的にあるいはシミュレーションによる解析により設定することにより、10m/s程度以上の下流に向かう気流を形成することができる。   In the decomposition apparatus for persistent substances according to the present invention, the combustion-supporting gas ejected from the combustion-supporting gas nozzle collides with the inner peripheral wall of the combustion cylinder at a substantially vertical angle. Combustible gas is ejected from the combustible gas nozzle in the direction along the central axis of the combustion cylinder into the combustion cylinder. Under the influence, the combustion-supporting gas after the collision flows downstream at a high speed. . By setting the inner diameter of the combustion cylinder and the injection speed of the combustion-supporting gas from the combustion-supporting gas nozzle experimentally or by analysis through simulation, an air flow toward the downstream of about 10 m / s or more can be formed.

また、火炎形成手段の燃焼条件を適宜設定することにより、燃焼筒体の内周面に沿って、さらに燃焼筒体内に1000〜1500℃程度の高温度環境を形成することができる。それにより、プロセス排ガス導入ポートからのプロセス排ガスがフロン系難分解物質を含む場合でも、確実に燃焼分解による無害化を行うことができる。   Further, by appropriately setting the combustion conditions of the flame forming means, a high temperature environment of about 1000 to 1500 ° C. can be formed in the combustion cylinder along the inner peripheral surface of the combustion cylinder. Thereby, even when the process exhaust gas from the process exhaust gas introduction port contains a chlorofluorocarbon-based hardly decomposable substance, the detoxification by combustion decomposition can be surely performed.

その状態下で、シラン系物質を含むプロセス排ガスが燃焼筒体内に流入する場合、あるいは、継続処理していたプロセス排ガス中にフロン系難分解物質に加えてシラン系物質が含まれるようになった場合に、シラン系物質は分解温度が低くまた自燃性を備える場合もあることから、流入後、直ちに燃焼分解処理が進行する。そして、同時に、SiOの粉体が生成される。しかし、燃焼筒の上流位置には、前記したように10m/s程度以上の下流に向かう気流が、支燃性ガスによりあるいは可燃性ガスと支燃性ガスが燃焼反応した後の燃焼ガスにより形成されており、生成したSiOの粉体が燃焼筒体の内周壁に付着することはなく、下流に向けて迅速に排出される。そのために、生成した粉体が燃焼筒体内に付着・堆積することに起因するバーナや燃焼筒体内のトラブルを確実に回避できる。 Under these conditions, when process exhaust gas containing silane-based materials flows into the combustion cylinder, or in the process exhaust gas that has been continuously treated, silane-based materials are now included in addition to chlorofluorocarbon-based persistent decomposition materials. In some cases, the silane-based material has a low decomposition temperature and may have a self-combustibility, and therefore, the combustion decomposition process proceeds immediately after inflow. At the same time, SiO 2 powder is produced. However, at the upstream position of the combustion cylinder, as described above, the air flow toward the downstream of about 10 m / s or more is formed by the combustion supporting gas or the combustion gas after the combustion reaction of the combustible gas and the combustion supporting gas. Thus, the generated SiO 2 powder does not adhere to the inner peripheral wall of the combustion cylinder, and is quickly discharged downstream. Therefore, it is possible to reliably avoid troubles in the burner and the combustion cylinder caused by the generated powder adhering and depositing in the combustion cylinder.

本発明による難分解物質の分解処理装置では、シラン系物質が燃焼分解処理されるときに発生する粉体が燃焼筒体の内周壁に付着しないようにするための特別の手段を備えない。構造的には、難分解物質を燃焼分解処理するのに必要となる燃焼火炎を形成するための火炎形成手段を構成する可燃性ガスノズルと支燃性ガスノズルが、燃焼筒体の閉鎖壁に近傍に存在するだけであり、可燃性ガスノズルと支燃性ガスノズルの向きを上記した特定の方向に設定したことで、解決すべき課題を解決している。そのために、難分解物質の分解処理装置として、その全体構成は極めて単純なものであり、製造コストを低減できると共に、事後のメンテナンスも極めて容易である。   The apparatus for decomposing a hardly decomposable substance according to the present invention does not include any special means for preventing the powder generated when the silane-based substance is subjected to the combustion decomposing process from adhering to the inner peripheral wall of the combustion cylinder. Structurally, the combustible gas nozzle and the combustible gas nozzle constituting the flame forming means for forming the combustion flame necessary for the combustion decomposition treatment of the hardly decomposable substance are located near the closed wall of the combustion cylinder. The problem to be solved is solved by setting the direction of the combustible gas nozzle and the combustion-supporting gas nozzle in the specific direction described above. For this reason, the overall structure of the decomposition apparatus for hardly decomposed substances is extremely simple, and the manufacturing cost can be reduced and the subsequent maintenance is extremely easy.

また、本発明による難分解物質の分解処理装置では、燃焼筒体内に粉体を掻き取る冶具(スクレイパー)を配置する必要はなく、1000〜1500℃程度の高温度環境としても、金属製の冶具が破壊するというような格別の問題は生じない。さらに、燃焼筒体内には、被処理ガスであるプロセス排ガスと可燃性ガス及び支燃性ガス以外は入り込まないので、他の外的要因によって、燃焼筒体内の温度が低下することはなく、また、燃焼筒体内のガス流線が乱されることもない。そのために、所期どおりの高温の処理環境を燃焼筒体内に形成しかつ維持することができるので、高い分解処理を達成することができる。さらに、前記ガス流線は、基本的に燃焼筒体の内壁に沿って下流に向かうシンプルな流れとなり、また燃焼筒体の中心部へは循環流も期待できるので、プロセス排ガスが高温領域をすり抜けるのを確実に回避することが可能であり、特にフロン系難分解物質を含むプロセス排ガスの分解効率が向上する。   Further, in the apparatus for decomposing a hardly decomposable substance according to the present invention, it is not necessary to dispose a jig (scraper) for scraping powder in the combustion cylinder, and the metal jig is used even in a high temperature environment of about 1000 to 1500 ° C. There is no particular problem of destroying. Furthermore, since the process exhaust gas, the combustible gas, and the combustion support gas, which are gases to be treated, do not enter the combustion cylinder, the temperature inside the combustion cylinder does not decrease due to other external factors. The gas stream line in the combustion cylinder is not disturbed. Therefore, a desired high-temperature processing environment can be formed and maintained in the combustion cylinder, so that a high decomposition process can be achieved. Furthermore, the gas stream line is basically a simple flow downstream along the inner wall of the combustion cylinder, and a circulating flow can also be expected at the center of the combustion cylinder, so that the process exhaust gas passes through the high temperature region. Can be reliably avoided, and in particular, the decomposition efficiency of the process exhaust gas containing the chlorofluorocarbon-based hardly decomposed substance is improved.

本発明による難分解物質の分解処理装置の好ましい態様では、前記可燃性ガスノズルと前記支燃性ガスノズルは燃焼筒体の中心軸線の周囲に互い違いになるように位置していることを特徴とする。この態様では、噴出直後の可燃性ガスに支燃性ガスが衝突するのを回避することができ、火炎の安定性を確保できる。   In a preferred aspect of the decomposition processing apparatus for hardly decomposed substances according to the present invention, the combustible gas nozzle and the combustion-supporting gas nozzle are alternately arranged around the central axis of the combustion cylinder. In this aspect, it is possible to avoid the combustion-supporting gas from colliding with the combustible gas immediately after ejection, and to ensure the stability of the flame.

本発明による難分解物質の分解処理装置の他の態様では、前記燃焼筒体の中心部に、中心軸線に沿う方向に支燃性ガスを噴出する第2の支燃性ガスノズルをさらに備えることを特徴とする。この態様では燃焼筒体内により多くの支燃性ガスを供給しやすくなることから、可燃性ガスの燃焼範囲をより広く設定することが可能となり、また燃焼筒体内でガス流線の自由度を大きくできることから、被処理ガスであるプロセス排ガスの全体量やそこに含まれる難分解物質の量に応じた適切な燃焼場を燃焼筒体内に形成しやすくなる。   In another aspect of the decomposition processing device for a hardly decomposable substance according to the present invention, a second combustion-supporting gas nozzle that ejects combustion-supporting gas in a direction along the central axis is further provided at the center of the combustion cylinder. Features. In this aspect, it becomes easier to supply more combustion-supporting gas into the combustion cylinder, so that the combustion range of the combustible gas can be set wider, and the degree of freedom of the gas stream line is increased in the combustion cylinder. Therefore, it is easy to form an appropriate combustion field in the combustion cylinder according to the total amount of process exhaust gas that is a gas to be treated and the amount of hardly decomposed substances contained therein.

本発明による難分解物質の分解処理装置において、プロセス排ガスの導入ポートの数と取り付け位置は、支燃性ガスが燃焼筒体の内周壁に衝突する領域の近傍であることを条件に、任意であってよい。一態様では、前記プロセス排ガス導入ポートは、前記閉鎖壁の前記支燃性ガスノズルより内側領域に配置されていることを特徴とする。他の態様では、前記プロセス排ガス導入ポートは、前記閉鎖壁の前記支燃性ガスノズルより外側領域に好ましくは2個以上配置されていることを特徴とする。また、他の態様では、好ましくは2個以上のプロセス排ガス導入ポートが、前記閉鎖壁に近接した燃焼筒体の周囲壁に配置されていることを特徴とする。2個以上のプロセス排ガス導入ポートを配置する場合には、異なる作業場所からの異なる複数の成分のプロセス排ガスを、プロセス排ガスの予混合による危険性を排除した状態で、燃焼筒体内で安全に処理することが可能となる。   In the apparatus for decomposing a hardly decomposable substance according to the present invention, the number and the installation position of the process exhaust gas introduction port are arbitrarily set on the condition that the combustion supporting gas is in the vicinity of the region where it collides with the inner peripheral wall of the combustion cylinder. It may be. In one aspect, the process exhaust gas introduction port is disposed in an inner region of the closed wall from the combustion-supporting gas nozzle. In another aspect, preferably two or more process exhaust gas introduction ports are arranged in a region outside the combustion-supporting gas nozzle of the closed wall. In another aspect, preferably, two or more process exhaust gas introduction ports are arranged on the peripheral wall of the combustion cylinder close to the closed wall. When two or more process exhaust gas introduction ports are arranged, process exhaust gases of different components from different work locations can be safely processed in the combustion cylinder without the danger of premixing process exhaust gases. It becomes possible to do.

本発明による難分解物質の分解処理装置において、可燃性ガスには、13Aと呼ばれる都市ガス、LPG、メタン、水素等が挙げられる。支燃性ガスには、空気、純酸素、酸素富化空気等が挙げられる。したがって、燃焼も、純酸素燃焼であってもよく、酸素富化燃焼であってもよい。いずれの場合にも、支燃性ガスの衝突によって燃焼筒体の周囲壁に所望の速度の気体の流れを得るためには、少なくとも可燃性ガス噴出流速<支燃性ガス流速であることが必要となる。また可燃性ガスと支燃性ガスの体積比は、燃焼反応の化学当量より、メタン:空気なら1:10程度、メタン:酸素なら1:2程度、LPG:空気なら1:25程度、LPG:酸素なら1:25程度、水素:空気なら2:5程度とする必要があり、より燃焼反応を完全にするためには、この体積比より支燃性ガスを若干多くするのが望ましい。これらの関係を満足することで所期の目的を達成することができる。   In the apparatus for decomposing a hardly decomposable substance according to the present invention, examples of the combustible gas include city gas called 13A, LPG, methane, and hydrogen. Examples of the combustion-supporting gas include air, pure oxygen, and oxygen-enriched air. Therefore, the combustion may be pure oxygen combustion or oxygen enriched combustion. In any case, in order to obtain a gas flow at a desired speed on the peripheral wall of the combustion cylinder by collision of the combustion-supporting gas, it is necessary that at least the combustible gas ejection flow rate <the combustion-supporting gas flow rate. It becomes. Further, the volume ratio of the combustible gas and the combustion-supporting gas is about 1:10 for methane: air, about 1: 2 for methane: oxygen, about 1:25 for LPG: air, and LPG: For oxygen, it is necessary to be about 1:25, and for hydrogen: air, it is about 2: 5. In order to make the combustion reaction more complete, it is desirable to increase the combustion-supporting gas slightly more than this volume ratio. By satisfying these relationships, the intended purpose can be achieved.

なお、可燃性ガスノズルと支燃性ガスノズルの数と口径は、上記の可燃性ガスと支燃性ガスの噴出流速と噴出体積の関係を満たしていれば任意に設定することができる。   The number and the diameter of the combustible gas nozzles and the combustion-supporting gas nozzles can be arbitrarily set as long as the relationship between the jetting flow velocity and the jetting volume of the combustible gas and the combustion-supporting gas is satisfied.

さらに、第2の支燃性ガスノズルを備える場合は、支燃性ガスノズルと第2の支燃性ガスノズルが同じ支燃性ガス供給配管上にあるので、支燃性ガスの噴出流速と噴出体積を優先に、第2の支燃性ガスノズルの数と口径を任意に設定することが望ましい。   Further, when the second combustion-supporting gas nozzle is provided, the combustion-supporting gas nozzle and the second combustion-supporting gas nozzle are on the same combustion-supporting gas supply pipe. Preferentially, it is desirable to arbitrarily set the number and the diameter of the second combustion-supporting gas nozzles.

本発明による難分解物質の分解処理装置によれば、装置としての構成が極めて簡素化されていて製造コストを低減でき、またメンテナンスも容易でありながら、フロン系難分解物質を含むプロセス排ガスおよびシラン系物質を含むプロセス排ガスの双方を、分解によって生じる粉体(SiO)の付着のない状態で、同時にかつ効果的に燃焼分解により無害化処理することが可能となる。 According to the apparatus for decomposing a hardly decomposable substance according to the present invention, the process exhaust gas containing a chlorofluorocarbon-based hardly decomposable substance and silane can be reduced while the structure as the apparatus is extremely simplified and the manufacturing cost can be reduced. Both of the process exhaust gas containing the system material can be detoxified by combustion decomposition simultaneously and effectively without the adhesion of the powder (SiO 2 ) generated by decomposition.

本発明による難分解物質の分解処理装置の一形態の全体を断面で示す図。The figure which shows the whole of one form of the decomposition processing apparatus of the hardly decomposed substance by this invention in a cross section. 分解処理装置の閉鎖壁近傍を燃焼筒体の一部を除去して示す斜視図。The perspective view which removes a part of combustion cylinder and shows the closed wall vicinity of a decomposition processing apparatus. 分解処理装置の閉鎖壁近傍を燃焼筒体の中心軸線に垂直な断面で示す図。The figure which shows the closed wall vicinity of a decomposition processing apparatus with a cross section perpendicular | vertical to the central axis of a combustion cylinder. 分解処理装置を図3のa−a線に沿う断面で示す図。The figure which shows a decomposition processing apparatus in the cross section which follows the aa line of FIG. 分解処理装置の他の形態を示す図1に相当する図。The figure equivalent to FIG. 1 which shows the other form of a decomposition processing apparatus. 分解処理装置のさらに他の形態を示す図1に相当する図。The figure equivalent to FIG. 1 which shows the further another form of a decomposition processing apparatus. シミュレーションでモデルとした分解処理装置の各寸法を示す。Each dimension of the decomposition processing apparatus modeled by simulation is shown.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施の形態に基づき説明する。
[第1の実施の形態]
図1〜図4は、本発明による難分解物質の分解処理装置の第1の形態を示している。この分解処理装置A1は、燃焼筒体10と、該燃焼筒体10の一方端を閉鎖する閉鎖壁20とを備え、閉鎖壁20には、火炎形成手段30とプロセス排ガス導入ポート40が取り付けられている。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings.
[First Embodiment]
1 to 4 show a first embodiment of a decomposition apparatus for hardly decomposed substances according to the present invention. The decomposition processing apparatus A1 includes a combustion cylinder 10 and a closing wall 20 that closes one end of the combustion cylinder 10. A flame forming means 30 and a process exhaust gas introduction port 40 are attached to the closing wall 20. ing.

燃焼筒体10は円筒状の筒体であり、内部は1600℃程度の高温に耐えることのできるセラミック耐火材(キャスタブル)で形成されている。燃焼筒体10の一方端は前記閉鎖壁20により閉鎖されており、他方端は開放している。閉鎖壁20も燃焼筒体10と同じ材料で作られている。図示の例では、閉鎖壁20は燃焼筒体10の端部に留めネジ11により固定されているが、両者に水平フランジを設け、該フランジ同士を適宜の固定手段で一体に固定するようにしてもよい。   The combustion cylinder 10 is a cylindrical cylinder, and the inside is formed of a ceramic refractory material (castable) that can withstand a high temperature of about 1600 ° C. One end of the combustion cylinder 10 is closed by the closing wall 20, and the other end is open. The closing wall 20 is also made of the same material as the combustion cylinder 10. In the illustrated example, the closing wall 20 is fixed to the end of the combustion cylinder 10 by a fastening screw 11. However, a horizontal flange is provided on both ends, and the flanges are fixed together by appropriate fixing means. Also good.

閉鎖壁20には、閉鎖壁20を燃焼筒体10の端部に固定したときに、燃焼筒体10の中心軸線L1と同じ中心線を持つようにして第1の円孔21が形成されており、該第1の円孔21の外側には、適数(図では4個)の第2の円孔22が形成されている。図1に示すように、第1の円孔21には火炎形成手段30が差し込み状態で固定・封着され、各第2の円孔22にはプロセス排ガス導入ポート40が取り付けられる。   A first circular hole 21 is formed in the closing wall 20 so as to have the same center line as the central axis L <b> 1 of the combustion cylinder 10 when the closing wall 20 is fixed to the end of the combustion cylinder 10. An appropriate number (four in the figure) of second circular holes 22 are formed outside the first circular holes 21. As shown in FIG. 1, flame forming means 30 is fixed and sealed in the first circular hole 21 in an inserted state, and a process exhaust gas introduction port 40 is attached to each second circular hole 22.

火炎形成手段30は、中心軸線L2を同じくする共に円筒状の内管31と外管32とからなる二重管構造の部材であり、外管32の外径は、前記した閉鎖壁20に形成した第1の円孔21の直径とほぼ等しい。前記内管31の上端側および下端側は閉鎖されており、外管32の上端側および下端側も閉鎖されている。そして、外管32の閉鎖された下端33は、内管31の閉鎖された下端34よりも上位に位置している。内管31の前記外管32の下端33の位置よりも下方に延出した周側壁には、図3によく示すように、2個以上(図示のものでは8個)の第1の開口35が中心軸線L2に直交しかつ放射方向に形成されており、外管32の下端33の閉鎖面には、内管31の周側壁に形成した第1の開口35、35の間に位置するようにして、中心軸線L2と同じ方向に、2個以上(図示のものでは8個)第2の開口36が形成されている。   The flame forming means 30 is a member having a double-pipe structure having a cylindrical inner tube 31 and an outer tube 32 that have the same central axis L2, and the outer diameter of the outer tube 32 is formed on the closed wall 20 described above. Is approximately equal to the diameter of the first circular hole 21. The upper end side and the lower end side of the inner tube 31 are closed, and the upper end side and the lower end side of the outer tube 32 are also closed. The closed lower end 33 of the outer tube 32 is positioned higher than the closed lower end 34 of the inner tube 31. Two or more (eight in the illustrated example) first openings 35 are formed in the peripheral side wall of the inner tube 31 extending downward from the position of the lower end 33 of the outer tube 32 as shown in FIG. Is formed perpendicularly to the central axis L2 and in a radial direction so that the closed surface of the lower end 33 of the outer tube 32 is located between the first openings 35, 35 formed on the peripheral side wall of the inner tube 31. Thus, two or more (eight in the illustrated example) second openings 36 are formed in the same direction as the central axis L2.

火炎形成手段30は、その中心軸線L2を燃焼筒体10の中心軸線L1と一致させた姿勢で、前記閉鎖壁20に形成した第1の円孔21に差し込まれ、適宜の手段により固定・封着される。固定した状態で、外管32の下端33である閉鎖面は、閉鎖壁20の下面位置と同じかそれよりも下位に位置するようにされ、その状態で、外管32の下端閉鎖面33に形成した第2の開口36は、中心軸線L1(L2)と同じ方向を向いている。その状態で、内管31の周側壁に形成した第1の開口35は、中心軸線L1(L2)と直交する方向、すなわち燃焼筒体10の内周面に垂直な方向を向いている。   The flame forming means 30 is inserted into the first circular hole 21 formed in the closing wall 20 in a posture in which the center axis L2 coincides with the center axis L1 of the combustion cylinder 10, and is fixed and sealed by appropriate means. Worn. In the fixed state, the closing surface which is the lower end 33 of the outer tube 32 is located at the same position as or lower than the lower surface position of the closing wall 20. The formed second opening 36 faces the same direction as the central axis L1 (L2). In this state, the first opening 35 formed on the peripheral side wall of the inner tube 31 faces the direction orthogonal to the central axis L1 (L2), that is, the direction perpendicular to the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10.

上記のようにして火炎形成手段30を燃焼筒体10の一方端を閉鎖する閉鎖壁20に取り付けた状態で、前記内管31内には支燃性ガス(例えば空気または純酸素など)が送り込まれ、送り込まれた支燃性ガスは内管31の周側壁に形成した第1の開口35から噴出する。すなわち、第1の開口35は支燃性ガスノズルとして機能する。また、外管32内には可燃性ガス(例えば都市ガス13A)が送り込まれ、送り込まれた可燃性ガスは外管32の閉鎖面に形成した第2の開口36から噴出する。すなわち、第2の開口36は可燃性ガスノズルとして機能する。   With the flame forming means 30 attached to the closed wall 20 that closes one end of the combustion cylinder 10 as described above, a combustion-supporting gas (for example, air or pure oxygen) is sent into the inner pipe 31. Then, the fed combustion-supporting gas is ejected from the first opening 35 formed on the peripheral side wall of the inner pipe 31. That is, the first opening 35 functions as a combustion-supporting gas nozzle. Further, a combustible gas (for example, city gas 13A) is fed into the outer pipe 32, and the fed combustible gas is ejected from a second opening 36 formed on the closed surface of the outer pipe 32. That is, the second opening 36 functions as a combustible gas nozzle.

換言すれば、複数個(図示のものでは8個)の可燃性ガスノズル(第2の開口36)は燃焼筒体10の中心軸線L1の周囲に位置しており、可燃性ガスは燃焼筒体10の中心軸線L1に沿う方向に噴出される。また、複数個(図示のものでは8個)の支燃性ガスノズル(第1の開口35)は可燃性ガスノズル(第2の開口36)の内側において燃焼筒体10の中心軸線L1の周囲に位置しており、支燃性ガスは可燃性ガスノズル(第2の開口36)から噴出する可燃性ガスの流れに直交する方向に噴出される。そして、噴出した支燃性ガスは、燃焼筒体10の内周面に垂直な方向で衝突する。   In other words, a plurality (eight in the illustrated example) of combustible gas nozzles (second openings 36) are located around the central axis L <b> 1 of the combustion cylinder 10, and the combustible gas is contained in the combustion cylinder 10. Are ejected in a direction along the central axis L1. In addition, a plurality (eight in the illustrated example) of combustion-supporting gas nozzles (first opening 35) are positioned around the central axis L1 of the combustion cylinder 10 inside the combustible gas nozzle (second opening 36). The combustion-supporting gas is ejected in a direction perpendicular to the flow of the combustible gas ejected from the combustible gas nozzle (second opening 36). The jetted combustion-supporting gas collides in a direction perpendicular to the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10.

なお、図示しないが、内管31の閉鎖された下端34に、燃焼筒体10の中心軸線L1に沿う方向の開口を形成して、そこからも支燃性ガスを噴出させることもできる。この場合には、前記内管31の閉鎖された下端34に形成した開口は、第2の支燃性ガスノズルとして機能する。この態様では、前記の支燃性ガスノズルと第2の支燃性ガスノズルとを同じ支燃性ガス供給配管上に設け、支燃性ガスノズルから噴出する支燃性ガスと第2の支燃性ガスノズルから噴出する第2の支燃性ガスとを、お互いの増減がトレードオフ関係になることようにすると共に、支燃性ガスノズルから噴出する支燃性ガスの噴出流速と噴出体積を優先に、第2の支燃性ガスノズルの数と口径を設定することが望ましい。   Although not shown, an opening in the direction along the central axis L1 of the combustion cylinder 10 can be formed in the closed lower end 34 of the inner tube 31, and the combustion-supporting gas can be ejected therefrom. In this case, the opening formed in the closed lower end 34 of the inner pipe 31 functions as a second combustion-supporting gas nozzle. In this aspect, the combustion-supporting gas nozzle and the second combustion-supporting gas nozzle are provided on the same combustion-supporting gas supply pipe, and the combustion-supporting gas and the second combustion-supporting gas nozzle ejected from the combustion-supporting gas nozzle are provided. The second combustion-supporting gas that is ejected from the fuel is made to have a trade-off relationship between the increase and decrease, and the jet flow velocity and the ejection volume of the combustion-supporting gas that is ejected from the combustion-supporting gas nozzle are given priority. It is desirable to set the number and diameter of the two combustion-supporting gas nozzles.

前記した4つの第2の円孔22のそれぞれには、異なった処理装置からのプロセス排ガスを導入する4つの前記プロセス排ガス導入ポート40が取り付けられる。また、前記閉鎖壁20には、図示しないが、従来知られた点火手段が設けられる。   Four process exhaust gas introduction ports 40 for introducing process exhaust gas from different processing apparatuses are attached to each of the four second circular holes 22 described above. The closing wall 20 is provided with a conventionally known ignition means (not shown).

プロセス排ガスの燃焼処理に際して、可燃性ガスノズル(第2の開口36)から例えば都市ガスが、支燃性ガスノズル(第1の開口35)から例えば空気が、燃焼筒体10内に供給される。なお、それぞれの供給量は処理しようとするプロセス排ガスの量や種類を基礎として、計算により求めることができる。支燃性ガスノズル(第1の開口35)からの空気は、燃焼筒体10の内周面に垂直な方向で衝突する。衝突して内周面に沿って流下するときの速度は、支燃性ガスの供給圧力と体積および支燃性ガスノズル(第1の開口35)の口径によって求めることができる。好ましくは、衝突するときの速度が10m/s程度以上となるように、それらの値を設定する。   During the combustion treatment of the process exhaust gas, for example, city gas is supplied into the combustion cylinder 10 from the combustible gas nozzle (second opening 36) and air is supplied from the combustion-supporting gas nozzle (first opening 35), for example. In addition, each supply amount can be calculated | required by calculation based on the quantity and kind of process exhaust gas to process. Air from the combustion-supporting gas nozzle (first opening 35) collides in a direction perpendicular to the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10. The speed at the time of collision and flowing down along the inner peripheral surface can be determined by the supply pressure and volume of the combustion-supporting gas and the diameter of the combustion-supporting gas nozzle (first opening 35). Preferably, these values are set so that the speed at the time of collision is about 10 m / s or more.

可燃性ガスは支燃性ガスと混合して燃焼を開始する。そして、燃焼ガス(燃焼火炎)および燃焼に参加しなかった支燃性ガスは、燃焼筒体10の内周面に沿ってシンプルなガス流線となり、燃焼筒体10の中心軸線L1の方向に早い速度で流下する。その過程で、燃焼は本格化し、燃焼筒体10の内周面に沿って高温領域が形成される。支燃性ガスと可燃性ガスの供給条件を設定することで、1000〜1500℃程度の高温度環境を容易に形成することができる。それと同時に、燃焼筒体10の中心部には循環流も発生するので、プロセス排ガス導入ポート40から流入するプロセス排ガスが前記した1000〜1500℃程度の高温領域をすり抜けて流下するのを確実に回避することができる。   The combustible gas is mixed with the combustion-supporting gas and starts to burn. The combustion gas (combustion flame) and the combustion-supporting gas that has not participated in the combustion become simple gas flow lines along the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10, and in the direction of the central axis L1 of the combustion cylinder 10. It flows down at high speed. In the process, combustion becomes serious and a high temperature region is formed along the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10. By setting the supply conditions of the combustion-supporting gas and the combustible gas, a high temperature environment of about 1000 to 1500 ° C. can be easily formed. At the same time, since a circulating flow is also generated in the center of the combustion cylinder 10, it is ensured that the process exhaust gas flowing in from the process exhaust gas introduction port 40 is prevented from flowing through the high temperature region of about 1000 to 1500 ° C. can do.

また、図示のものでは、支燃性ガスノズル(第1の開口35)と可燃性ガスノズル(第2の開口36)は放射方向には重畳しないようにして形成されているので、支燃性ガスと可燃性ガスとがノズルから吹き出した直後に衝突することはなく、燃焼筒体10の内周壁近傍で混合して着火するので、吹き飛びによる失火を防止でき、燃焼安定性も向上する。   In the illustrated example, the combustion-supporting gas nozzle (first opening 35) and the combustible gas nozzle (second opening 36) are formed so as not to overlap in the radial direction. Since the combustible gas does not collide immediately after being blown out from the nozzle and is mixed and ignited in the vicinity of the inner peripheral wall of the combustion cylinder 10, misfire due to blow-off can be prevented, and combustion stability is also improved.

そのような燃焼状態の下で、シラン系物質を含むプロセス排ガスが燃焼筒体10内に流入する場合、あるいは、継続処理していたプロセス排ガス中にフロン系難分解物質に加えてシラン系物質が含まれるようになった場合に、前記したように、シラン系物質は分解温度が低いことから、燃焼筒体10に流入した後、直ちに燃焼分解処理が進行してSiOの粉体が生成される。しかし、前記のよう、燃焼筒10の上流位置には10m/s程度以上の下流に向かう気流が形成されており、生成したSiOの粉体は燃焼筒体10の内周壁に付着することはなく、下流に向けて迅速に排出される。それにより、生成した粉体が燃焼筒体10内に付着することで目詰まりを起こして熱源であるバーナの失火を引き起こしたり、粉体の堆積が成長して燃焼筒10内を閉塞する等のトラブルを確実に回避することできる。 Under such a combustion state, when the process exhaust gas containing the silane-based material flows into the combustion cylinder 10, or the silane-based material is added to the continually treated process exhaust gas in addition to the chlorofluorocarbon-based hardly decomposed material. As described above, since the decomposition temperature of the silane-based substance is low when it is contained, the combustion decomposition process proceeds immediately after flowing into the combustion cylinder 10 to generate SiO 2 powder. The However, as described above, an upstream airflow of about 10 m / s or more is formed at the upstream position of the combustion cylinder 10, and the generated SiO 2 powder adheres to the inner peripheral wall of the combustion cylinder 10. Instead, it is quickly discharged downstream. As a result, the generated powder adheres to the combustion cylinder 10 to cause clogging and cause a misfire of the burner as a heat source, or the accumulation of powder grows to block the inside of the combustion cylinder 10. Trouble can be avoided reliably.

[第2の実施の形態]
図5は、本発明による難分解物質の分解処理装置の第2の形態を示している。この分解処理装置A2は、1本のプロセス排ガス導入ポート40が、火炎形成手段30を構成する前記内管31内を貫通して燃焼筒体10内に開放しており、閉鎖壁20には第2の円孔22が形成されていない点で、図1〜図4に示した分解処理装置A1と相違している。また、この形態では、第2の支燃性ガスノズルは設けない。他の構成は分解処理装置A1のものと同じであり、同じ符号を付して、説明は省略する。この形態でも、燃焼筒体10内に形成される燃焼火炎の状態は、分解処理装置A1の場合と同じであり、同等の難分解物質の分解効果と粉体の付着・堆積を抑制する効果が得られる。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a second embodiment of the decomposition apparatus for hardly decomposed substances according to the present invention. In this decomposition treatment apparatus A2, one process exhaust gas introduction port 40 passes through the inner pipe 31 constituting the flame forming means 30 and opens into the combustion cylinder 10, and the closed wall 20 It differs from decomposition | disassembly processing apparatus A1 shown in FIGS. 1-4 by the point by which the 2 circular holes 22 are not formed. In this embodiment, the second combustion-supporting gas nozzle is not provided. Other configurations are the same as those of the decomposition processing apparatus A1, and the same reference numerals are given, and descriptions thereof are omitted. Even in this form, the state of the combustion flame formed in the combustion cylinder 10 is the same as that in the case of the decomposition treatment apparatus A1, and the effect of decomposition of the same hardly decomposed substance and the effect of suppressing the adhesion / deposition of the powder are obtained. can get.

[第3の実施の形態]
図6は、本発明による難分解物質の分解処理装置の第3の形態を示している。この分解処理装置A3は、さらに2個以上のプロセス排ガス導入ポート40が、閉鎖壁20に近接した燃焼筒体10の周囲壁に配置されている点で、図5に示した分解処理装置A2と相違している。他の構成は分解処理装置A2のものと同じであり、同じ符号を付して、説明は省略する。この形態でも、燃焼筒体10内に形成される燃焼火炎の状態は、分解処理装置A1の場合と同じであり、同等の難分解物質の分解効果と粉体の付着・堆積を抑制する効果が得られる。なお、図6に示す分解処理装置A3において、内管31内を貫通するプロセス排ガス導入ポート40を省略することもできる。
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows a third embodiment of the decomposition processing apparatus for hardly decomposed substances according to the present invention. This decomposition treatment apparatus A3 is further different from the decomposition treatment apparatus A2 shown in FIG. 5 in that two or more process exhaust gas introduction ports 40 are arranged on the peripheral wall of the combustion cylinder 10 close to the closed wall 20. It is different. Other configurations are the same as those of the decomposition processing apparatus A2, and the same reference numerals are given, and descriptions thereof are omitted. Even in this form, the state of the combustion flame formed in the combustion cylinder 10 is the same as that in the case of the decomposition treatment apparatus A1, and the effect of decomposition of the same hardly decomposed substance and the effect of suppressing the adhesion / deposition of the powder are obtained. can get. In the decomposition treatment apparatus A3 shown in FIG. 6, the process exhaust gas introduction port 40 penetrating the inner pipe 31 can be omitted.

[シミュレーションによる検証]
次に、本発明者らが行ったシミュレーションについて説明する。シミュレーションでは、図1〜図4に示した形態の分解処理装置A1をモデルとした。ただし、内管31の閉鎖された下端34にも空気吹き出し口(直径7.7mm)を第2の支燃性ガスノズルとして設けた。各部材の寸法は、図8に示すように、燃焼筒体10の内周壁部の直径d1=165mm、プロセス排ガス導入ポート40の直径d2=41.2mm、対向するプロセス排ガス導入ポート40、40の中心間の距離d3=111.6mm、内管31の閉鎖された下端34の直径=34.4mm、外管32の閉鎖された下端33の直径=40mm、外管32の閉鎖された下端33から内管31の閉鎖された下端34までの距離=15.5mm、内管31の周側壁に形成した第1の開口35(支燃性ガスノズル)の直径d4=7.7mm、外管32の下端閉鎖面に形成した第2の開口36(可燃性ガスノズル)の直径d5=3mm、とした。また、燃焼筒体10の内周面で形成される燃焼室の長さを700mmとした。
[Verification by simulation]
Next, a simulation performed by the present inventors will be described. In the simulation, the decomposition processing apparatus A1 having the form shown in FIGS. 1 to 4 was used as a model. However, an air outlet (diameter 7.7 mm) was also provided as a second combustion-supporting gas nozzle at the closed lower end 34 of the inner tube 31. As shown in FIG. 8, the dimensions of each member are as follows: the diameter d1 of the inner peripheral wall portion of the combustion cylinder 10 is 165 mm, the diameter d2 of the process exhaust gas introduction port 40 is 41.2 mm, and the process exhaust gas introduction ports 40 and 40 facing each other. Distance between centers d3 = 111.6 mm, diameter of closed lower end 34 of inner tube 31 = 34.4 mm, diameter of closed lower end 33 of outer tube 32 = 40 mm, from closed lower end 33 of outer tube 32 The distance to the closed lower end 34 of the inner tube 31 is 15.5 mm, the diameter d4 of the first opening 35 (flammable gas nozzle) formed on the peripheral side wall of the inner tube 31 is 7.7 mm, the lower end of the outer tube 32 The diameter d5 of the second opening 36 (flammable gas nozzle) formed on the closed surface was 3 mm. Further, the length of the combustion chamber formed on the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10 was set to 700 mm.

可燃性ガスを都市ガス13Aとし流量50(L/min)とした。支燃性ガスを空気とし流量600(L/min)とした。また、プロセス排ガスに相当する希釈ガスとしてN単独ガスを用い、流量500(L/min)とした。解析コードは、汎用3次元熱流体解析コードFluent6.3をNEC社製PCクラスター上で使用した。流れは3次元非圧縮性の乱流を仮定し、一定流量の場合について、燃焼と輻射を考慮した解析を実施した。 The combustible gas was city gas 13A, and the flow rate was 50 (L / min). The combustion supporting gas was air and the flow rate was 600 (L / min). Also, using N 2 alone gas as a diluent gas corresponding to the process exhaust gas and the flow rate 500 and (L / min). As the analysis code, a general-purpose three-dimensional thermal fluid analysis code Fluent 6.3 was used on a PC cluster manufactured by NEC. The flow was assumed to be a three-dimensional incompressible turbulent flow, and the analysis considering combustion and radiation was performed for a constant flow rate.

その結果、燃焼筒体10の内周面に沿ってシンプルなガス流線(火炎の流れ)が形成されることを確認し、内周面から中心部への循環流も発生することが確認できた。また、閉鎖した上流端からほぼ40cm程度のところまでは、10m/s以上の流速が確保できることを確認した。さらに、燃焼筒体10の内周面で形成される燃焼室内には、1000℃以上の温度環境が形成されることも確認できた。   As a result, it is confirmed that a simple gas flow line (flame flow) is formed along the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10, and it can be confirmed that a circulating flow from the inner peripheral surface to the center portion is also generated. It was. In addition, it was confirmed that a flow velocity of 10 m / s or more could be secured from the closed upstream end to about 40 cm. Furthermore, it was confirmed that a temperature environment of 1000 ° C. or higher was formed in the combustion chamber formed on the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10.

上記のシミュレーション結果から、本発明による分解処理装置を用いて、フロン系の難分解物質を含むプロセス排ガス、シラン系物質を含むプロセス排ガス、およびその双方を含むプロセス排ガスの燃焼分解処理を行うことにより、双方の燃焼による無害化が可能となり、同時に、シラン系物質が燃焼分解されてSiOの粉体が形成されても、それを燃焼室の壁面等に付着・堆積させることなく、燃焼分解処理を継続して行うことが可能となることがわかる。 From the above simulation results, by using the decomposition treatment apparatus according to the present invention, by performing combustion decomposition treatment of process exhaust gas containing chlorofluorocarbon-based hardly decomposed substances, process exhaust gas containing silane-based substances, and process exhaust gas containing both of them Both can be rendered harmless by combustion, and at the same time, even if the silane-based material is decomposed by combustion to form SiO 2 powder, it does not adhere to and deposit on the wall of the combustion chamber, etc. It can be seen that it is possible to continue the process.

[燃焼実験による検証]
図1〜図4に示した難分解物質の分解処理装置Aであって、シミュレーションでの装置寸法と同じにした分解処理装置を用いて、模擬的に作成したフロンを含むプロセス排ガスの燃焼分解処理の実験を行った。実験条件とフロン分解率を表1に示した。フロン系の難分解物質としてCおよびSFを用いた。希釈ガスとして窒素Nを用いた。実験では、C、SFの分解率を(1−[出口のフロン量]/[入口のフロン量])×100で計算し、それを「フロン分解率」とした。
[Verification by combustion experiment]
1. Combustion decomposition treatment of process exhaust gas containing chlorofluorocarbon using a decomposition treatment apparatus A that is the same as the apparatus size in the simulation, which is the decomposition treatment apparatus A for the hardly decomposable substance shown in FIGS. The experiment was conducted. Table 1 shows the experimental conditions and the CFC decomposition rate. C 2 F 6 and SF 6 were used as chlorofluorocarbon-based persistent substances. Nitrogen N 2 was used as a dilution gas. In the experiment, the decomposition rate of C 2 F 6 and SF 6 was calculated by (1− [the amount of chlorofluorocarbon at the outlet] / [the amount of chlorofluorocarbon at the inlet]) × 100, which was defined as the “fluorocarbon decomposition rate”.

Figure 2013160456
Figure 2013160456

前記実験1は前記したシミュレーションとほぼ同じ条件で行っているが、98%という高いフロン分解率が得られている。分解のしやすさは、C(800〜1000℃程度)<SF(1200℃程度)(※分解温度は推定)であり、燃焼筒体内には1200℃を超える温度環境が形成されていたと推測される。シラン系物質は添加しなかったが、シラン系物質はフロン系物質よりも分解しやすい物質であり、当然に分解されるものと解される。また、実験では、燃焼筒体10の内周面での流速は測定しなかったが、シミュレーションと実験とで、可燃性ガスと支燃性ガスの流量比はほぼ同じであり、シミュレーションによって10m/s以上の流速が確保できることが確認されているので、この実験例において、シラン系物質が燃焼分解されてSiOの粉体が形成されても、それを燃焼室の壁面等に付着させることなく、燃焼筒体から排出できることは明らかである。 The experiment 1 is performed under substantially the same conditions as the simulation described above, but a high CFC decomposition rate of 98% is obtained. Ease of decomposition is C 2 F 6 (about 800 to 1000 ° C.) <SF 6 (about 1200 ° C.) (* decomposition temperature is estimated), and a temperature environment exceeding 1200 ° C. is formed in the combustion cylinder. It is speculated that it was. Although the silane-based material was not added, it is understood that the silane-based material is more easily decomposed than the chlorofluorocarbon-based material and is naturally decomposed. Further, in the experiment, the flow velocity on the inner peripheral surface of the combustion cylinder 10 was not measured, but the flow rate ratio of the combustible gas and the combustion-supporting gas was almost the same between the simulation and the experiment. Since it has been confirmed that a flow velocity of s or more can be secured, in this experimental example, even if the silane-based material is decomposed by combustion to form SiO 2 powder, it does not adhere to the wall surface of the combustion chamber. Obviously, it can be discharged from the combustion cylinder.

A…難分解物質の分解処理装置、
L1…燃焼筒体の中心軸線、
L2…火炎形成手段の中心軸線、
10…燃焼筒体、
20…閉鎖壁、
30…火炎形成手段、
31…内管、
32…外管、
33…外管の閉鎖された下端、
34…内管の閉鎖された下端、
35…第1の開口(支燃性ガスノズル)、
36…第2の開口(可燃性ガスノズル)、
40…プロセス排ガス導入ポート。
A ... Degradation processing equipment for hardly decomposable substances,
L1 ... the central axis of the combustion cylinder,
L2: the central axis of the flame forming means,
10 ... Combustion cylinder,
20 ... closed wall,
30 ... Flame forming means,
31 ... Inner pipe,
32 ... Outer pipe,
33 ... the closed lower end of the outer tube,
34 ... closed bottom end of inner tube,
35 ... 1st opening (flammable gas nozzle),
36 ... 2nd opening (flammable gas nozzle),
40: Process exhaust gas introduction port.

Claims (5)

一端に閉鎖壁を持つ燃焼筒体と、前記燃焼筒体の前記閉鎖壁に設けられた火炎形成手段と、前記燃焼筒体の前記閉鎖壁またはその近傍に設けられ前記燃焼筒体内に難分解物質を含むプロセス排ガスを導入するプロセス排ガス導入ポートと、を少なくとも備える難分解物質の分解処理装置であって、
前記火炎形成手段は、前記燃焼筒体内へ可燃性ガスを噴出する複数個の可燃性ガスノズルと、前記燃焼筒体内へ支燃性ガスを噴出する複数個の支燃性ガスノズルとを備え、前記複数個の可燃性ガスノズルは前記燃焼筒体の中心軸線の周囲に位置しかつ可燃性ガスを前記燃焼筒体の中心軸線に沿う方向に噴出するようにされており、前記複数個の支燃性ガスノズルは前記可燃性ガスノズルの内側において前記中心軸線の周囲に位置しかつ前記可燃性ガスノズルから噴出する可燃性ガスの流れに直交する方向に支燃性ガスを噴出するようにされていることを特徴とする難分解物質の分解処理装置。
A combustion cylinder having a closed wall at one end, flame forming means provided on the closed wall of the combustion cylinder, and a hardly decomposable substance in the combustion cylinder provided at or near the closed wall of the combustion cylinder A process exhaust gas introduction port for introducing process exhaust gas containing,
The flame forming means includes a plurality of combustible gas nozzles for ejecting a combustible gas into the combustion cylinder, and a plurality of combustion support gas nozzles for ejecting a combustible gas into the combustion cylinder. The combustible gas nozzles are positioned around the central axis of the combustion cylinder and are configured to eject the combustible gas in a direction along the central axis of the combustion cylinder. Is characterized in that the combustion-supporting gas is ejected in a direction perpendicular to the flow of the combustible gas ejected from the combustible gas nozzle and located around the central axis inside the combustible gas nozzle. Decomposition processing equipment for difficult-to-decompose substances
前記可燃性ガスノズルと前記支燃性ガスノズルは中心軸線の周囲に互い違いになるように位置していることを特徴とする請求項1に記載の難分解物質の分解処理装置。   2. The decomposition apparatus for a hardly decomposable substance according to claim 1, wherein the combustible gas nozzle and the combustion-supporting gas nozzle are alternately arranged around a central axis. 前記燃焼筒体の中心軸線に沿う方向に支燃性ガスを噴出する第2の支燃性ガスノズルをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の難分解物質の分解処理装置。   3. The decomposition apparatus for hardly decomposed substances according to claim 1, further comprising a second combustion-supporting gas nozzle that ejects combustion-supporting gas in a direction along a central axis of the combustion cylinder. 前記プロセス排ガス導入ポートは前記閉鎖壁の前記支燃性ガスノズルより内側領域に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の難分解物質の分解処理装置。   The said process waste gas introduction port is arrange | positioned in the area | region inside the said combustion support gas nozzle of the said closed wall, The decomposition processing apparatus of the hardly decomposed substance as described in any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 前記プロセス排ガス導入ポートは前記閉鎖壁の前記支燃性ガスノズルより外側領域に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の難分解物質の分解処理装置。   The said process waste gas introduction port is arrange | positioned in the area | region outside the said combustion-supporting gas nozzle of the said closed wall, The decomposition processing apparatus of the hardly decomposed substance as described in any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
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