[go: up one dir, main page]

JP6797118B2 - 放射バーナーの排ガス入口アセンブリ - Google Patents

放射バーナーの排ガス入口アセンブリ Download PDF

Info

Publication number
JP6797118B2
JP6797118B2 JP2017531659A JP2017531659A JP6797118B2 JP 6797118 B2 JP6797118 B2 JP 6797118B2 JP 2017531659 A JP2017531659 A JP 2017531659A JP 2017531659 A JP2017531659 A JP 2017531659A JP 6797118 B2 JP6797118 B2 JP 6797118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inlet
opening
baffle
outlet
burner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017531659A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018503049A (ja
Inventor
アンドリュー ジェームズ シーリー
アンドリュー ジェームズ シーリー
ダンカン マイケル プライス
ダンカン マイケル プライス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Edwards Ltd
Original Assignee
Edwards Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edwards Ltd filed Critical Edwards Ltd
Publication of JP2018503049A publication Critical patent/JP2018503049A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6797118B2 publication Critical patent/JP6797118B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12Radiant burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48Nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48Nozzles
    • F23D14/58Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F23D14/583Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70Baffles or like flow-disturbing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/84Flame spreading or otherwise shaping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D91/00Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48Nozzles
    • F23D14/58Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2205/00Assemblies of two or more burners, irrespective of fuel type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00Specific waste
    • F23G2209/14Gaseous waste or fumes
    • F23G2209/142Halogen gases, e.g. silane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Description

本発明は、バーナーの入口アセンブリ及び方法に関する。
放射バーナーは周知であり、典型的には、例えば半導体又はフラットパネルディスプレイの製造業で使用される製造工程ツールからの排ガス流を処理するために使用される。このような製造中には、工程ツールから圧送される排ガス流内に、残留性過フッ素化合物(PFC)及びその他の化合物が存在する。PFCは排ガスからの除去が困難であり、環境内に放出されると比較的高い温室効果作用をもたらすことが知られているので望ましくない。
既知の放射バーナーは、燃焼を用いて排ガス流からPFC及びその他の化合物を除去する。通常、排ガス流は、PFC及びその他の化合物を含む窒素流である。燃料ガスを排ガス流と混合させ、このガス流混合物を、有孔ガスバーナーの出口面によって横方向に取り囲まれた燃焼室に運ぶ。有孔バーナーに燃料ガスと空気を同時に供給し、有孔バーナーを通過する空気の量を、バーナーに供給される燃料ガスだけでなく燃焼室に注入されるガス流混合物内の全ての可燃物を消費するのに十分な状態にして、出口面における無炎燃焼に影響を与える。
排ガス流内に存在する化合物の範囲及びこの排ガス流の流れ特性は工程ツール毎に変化することができ、従って燃料ガス及び空気、並びに放射バーナーに導入する必要がある他のガス又は流体の範囲も変化する。
欧州特許第0694735号明細書
排ガス流を処理する技術は存在するが、これらはそれぞれ独自の欠点を有する。従って、排ガス流を処理するための改善された技術を提供することが望ましい。
第1の態様によれば、バーナーの入口アセンブリであって、バーナーによって処理される排ガス流を供給する入口導管に結合できる入口開口部を定める入口ノズルと、非円形の出口開口部と、入口開口部と出口開口部との間に長手方向軸に沿って延び、入口開口部から延びる入口部分と、非円形の出口開口部に延びる出口部分とを有し、排ガス流を入口開口部から出口開口部に運んでバーナーの燃焼室に送出するノズルボアとを含む入口アセンブリが提供される。
第1の態様は、特に排ガスの流れが増すにつれてこれらの排ガスの処理が問題となり得ることを認識するものである。例えば、処理ツールは、処理のための排ガス流を5つ産出することができ、これらはそれぞれ最大毎分300リットルの流量を有する(すなわち、全体で毎分1,500リットル)。しかしながら、通常、既存のバーナー入口アセンブリは、4つ又は6つのノズルを有し、これらはそれぞれ毎分約50リットルの流量しかサポートすることができない(全体で毎分200〜300リットルしか処理できない)。この理由は、通常、排出処理機構が放射バーナー内の拡散過程に依拠し、軽減反応を実行するために燃焼副産物が排出流内に拡散する必要があるためである。言換すれば、排出流が放射バーナーから出る前に、燃焼副産物が排出流の外面から排出流内までわざわざ拡散した後に排出流と反応する必要がある。排出流内に完全に拡散しなければ、軽減効力が低下する。仮に排出流の量の増加に対応するために既存のノズルの流量を高めた場合には、高速で移動する排出流が放射バーナーから出る前に確実に拡散及び反応が行われるように、放射性バーナーの長さを比例的に延ばす必要が生じる。同様に、排出流の量の増加に対応するために既存のノズルの直径を大きくした場合には、直径が大きくなった排出流内で拡散及び反応が行われるために必要な時間が増すことにより、放射性バーナーの長さを比例的に延ばす必要が生じる。
従って、バーナーの入口アセンブリを提供する。この入口アセンブリは、入口ノズルを含むことができる。入口ノズルは、入口開口部を定め、又は入口開口部をもたらすように成形することができる。入口開口部は、バーナーによって処理される排ガス流を供給する入口導管に結合又は接続することができる。入口ノズルは、非円形の出口開口部を定め、又は非円形の出口開口部をもたらすように成形することもできる。入口ノズルは、入口開口部と出口開口部の間に延びるノズルボアを定め、又はこのようなノズルボアをもたらすように成形することもできる。ノズルボアは、長手方向軸又は排ガス流の流れ軸に沿って延びて、排出流をバーナーの入口開口部から出口開口部に運んで燃焼室に供給されるようにすることができる。ノズルボアは、入口開口部から延びる又は入口開口部に近接する入口部分で形成することもできる。ノズルボアは、非円形の出口開口部に延びる又は非円形の出口開口部に近接する出口部分を有することもできる。このように、非円形の出口開口部は、非円形の排ガス流の流れを燃焼室に供給する。非円形の排ガス流は、必要な軽減レベルを達成し又は上回りながら、燃焼室内にさらに多くの量の排ガス流を導入できるようにする。この理由は、非円形の排ガス流では、拡散及び反応が生じる必要がある距離が、同等の円形の排ガス流に比べて減少するからである。従って、排ガス流の体積の増加を、同等の円形の排ガス流に比べて軽減することができる。
1つの実施形態では、入口部分の断面積が、長手方向軸に沿って入口開口部から出口部分に向かって減少する。
1つの実施形態では、入口部分の断面形状が、長手方向軸に沿って入口開口部の形状から出口開口部の形状に遷移する。入口開口部の形状から出口開口部の形状に不連続部を伴わずに徐々に遷移させると、層流の維持に役立つとともに、排出流内の残留物によって生じる堆積物が最小限に抑えられる。
1つの実施形態では、入口開口部が円形である。入口開口部は、排出流を供給する入口導管の形状に一致するあらゆる形状にすることができると理解されるであろう。
1つの実施形態では、出口開口部が細長い。細長い形状の出口開口部を設けると、同様の形状の排出流の拡散距離を最小化するのに役立つ。
1つの実施形態では、出口開口部が、概ね四角形のスロットである。これにより、高い流量をもたらしながら、排出流を含むいずれかの地点から排出流のエッジまでの距離を最小化できる、広くて狭い同様の形状の排出流が得られる。
1つの実施形態では、出口開口部が長円形である。2つの半円がその端点に正接する平行線によって接続された形状である長円形では、拡散及び反応が生じる必要がある距離が排出流内で予測可能になる。
1つの実施形態では、出口開口部が、同じ場所に配置された複数の離散的な開口部で形成される。出口開口部は、別個の、ただし同じ場所に配置されたさらに小さな開口部で形成することができると理解されるであろう。
1つの実施形態では、出口部分の断面積が、長手方向軸に沿って出口開口部から入口部分に向かって変化する。
1つの実施形態では、出口部分の断面積が、長手方向軸に沿って出口開口部から入口部分に向かって減少する。
1つの実施形態では、入口アセンブリが、入口部分を出口部分に結合するバッフルを含み、バッフルは、ノズルボア内に位置するバッフル開口部を定め、バッフル開口部は、バッフルに隣接する出口部分の断面積と比べて狭い断面積を有する。ノズルボア内にバッフル又は制約部を配置すると、障害物及び不連続性がもたらされることにより、下流の出口部分内で流れの膨張が生じ、拡散距離が最小になるように排出流を成形するのに役立つ。
1つの実施形態では、入口部分の断面積が、バッフル開口部の断面積に一致するように長手方向軸に沿って入口開口部から出口部分に向かって減少する。従って、排出流内の残留物に起因する堆積のリスクをさらに最小化するために、入口部分のサイズ及び形状が、バッフル開口部のサイズ及び形状に一致するように変化することができる。
1つの実施形態では、入口部分の断面形状が、長手方向軸に沿って入口開口部の形状からバッフル開口部の形状に遷移する。
1つの実施形態では、バッフル開口部の形状が、バッフルに隣接する出口部分の形状に一致する。
1つの実施形態では、バッフル開口部が、同じ場所に配置された複数の開口部で形成される。従って、バッフル開口部は、同じ場所に存在する離散的な開口部で形成することができる。
1つの実施形態では、バッフルが、変化可能な断面積を有するバッフル開口部をもたらすように構成される。従って、バッフル開口部のサイズは、動作条件に合うように変化又は変更することができる。
1つの実施形態では、バッフルが、変化可能な断面積をもたらすシャッターを含む。
1つの実施形態では、シャッターが、排ガス流の速度に応答して変化する変化可能な断面積をもたらすように付勢される。従って、バッフル開口部の面積は、排ガス流の流量に応答して自動的に変化することができる。
第2の態様によれば、バーナーによって処理される排ガス流を供給する入口導管に結合できる入口開口部を定める入口ノズルと、非円形の出口開口部と、入口開口部と出口開口部との間に長手方向軸に沿って延び、入口開口部から延びる入口部分と、非円形の出口開口部に延びる出口部分とを有し、排ガス流を入口開口部から出口開口部に運んでバーナーの燃焼室に送出するノズルボアとを含む、バーナーの入口アセンブリを準備するステップと、排ガス流を入口開口部に供給するステップとを含む方法が提供される。
1つの実施形態では、入口アセンブリが、入口部分を出口部分に結合するバッフルを含み、バッフルは、ノズルボア内に位置する、変化可能な断面積を有するバッフル開口部を定め、バッフル開口部は、バッフルに隣接する出口部分の断面積と比べて狭い断面積を有し、方法は、排ガス流の速度に応答して変化可能な断面積を変化させるステップを含む。
第2の態様の実施形態は、上述した第1の態様の実施形態の特徴に対応する特徴を提供する。
さらなる特定の好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に示す。従属請求項の特徴は、必要に応じて独立請求項の特徴と組み合わせることができ、特許請求の範囲に明示するもの以外の組み合わせとすることもできる。
機能を提供するものとして装置の特徴を説明している場合、この特徴は、その機能を提供する、或いはその機能を提供するように適合又は構成された装置の特徴を含むと理解されたい。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態をさらに説明する。
1つの実施形態による、ヘッドアセンブリ及びバーナーの下側を示す斜視図である。 図1のヘッドアセンブリ及びバーナーの下側平面図である。 1つの実施形態による入口アセンブリを示す図である。 図3の入口アセンブリの断面図である。 入口アセンブリの軸方向長さに沿って見た出口開口部を示す図である。 実施形態によるバッフル部分を示す図である。 実施形態によるバッフル部分を示す図である。 異なる入口アセンブリ構成の、200L/分の窒素で希釈したNF3の破壊効率のプロットを示すグラフである。 4つの16mmの内径の円形入口アセンブリを有する既存のヘッドアセンブリと比較した、実施形態による(2つの異なるバッフル開口部を含む)単一の入口アセンブリを有するヘッドアセンブリの性能を示す、200L/分の窒素で希釈したNF3破壊効率のプロットを示す図8Aの拡大図である。 4つの16mmの内径の円形入口アセンブリを有する既存のヘッドアセンブリと比較した、実施形態による(2つの異なるバッフル開口部を含む)単一の入口アセンブリを有するヘッドアセンブリの性能を示す、300L/分の窒素で希釈したNF3破壊効率のプロットを示すグラフである。
概観
まず、実施形態をさらに詳細に説明する前に概要について説明する。実施形態は、バーナー入口アセンブリを提供する。以下の実施形態は、放射バーナーの使用について説明するものであるが、入口アセンブリは、例えば乱流火炎バーナー又は電気加熱酸化装置などの多くの異なるバーナーのいずれと共に使用することもできると理解されるであろう。当業では、欧州特許第0694735号に記載されているような放射バーナーが周知である。
実施形態は、入口ノズルを有するバーナー入口アセンブリを提供し、入口ノズルは、その入口開口部から延びる不均一なボアを有し、入口開口部は、出口開口部に排ガス流を供給する入口導管に結合し、出口開口部は、排ガス流をバーナーの燃焼室に供給する。具体的に言えば、ノズルボアの構成は、入口導管に結合して排ガス流を供給できる入口開口部から、非円形の出口開口部にかけて変化する。非円形の出口開口部は、非円形の排ガス流の流れを燃焼室に供給する。非円形の排ガス流は、必要な軽減レベルを達成し又は上回りながら、燃焼室内にさらに多くの量の排ガス流を導入することができる。この理由は、非円形の排ガス流では、拡散及び反応が生じる必要がある距離が、同等の円形の排ガス流に比べて減少するからである。従って、排ガス流の体積の増加を、同等の円形の排ガス流に比べて軽減することができる。
実施形態では、入口ノズル内の入口開口部と出口開口部との間にバッフル又は制約部を設けることにより、この軽減性能がさらに改善される。このバッフルは、出口開口部の形状と概ね一致する形状を有し断面積がわずかに小さなバッフル開口部を用いて制約を行う。これにより、バッフルから下流に急激な不連続性がもたらされ、バッフルから非円形の出口開口部に延びる出口部分分内の流れが拡大するようになる。実施形態では、異なる状況下でバッフル開口部の面積を変化させるように作用するシャッター機構をバッフルに設けることにより、さらに性能を改善することができる。
ヘッドアセンブリ
図1及び図2に、1つの実施形態による、放射バーナーアセンブリ100に結合されたヘッドアセンブリを大まかに10で示す。この例の放射バーナーアセンブリ100は、内側バーナー130及び外側バーナー110を有する同心バーナーである。外側バーナー110、及び内側バーナーへの導管(図示せず)には、プレナムハウジング120内のプレナム(図示せず)を介して燃料と酸化剤の混合物が供給される。
ヘッドアセンブリ10は、3つの主な構成要素の組を含む。第1の要素は、放射バーナーアセンブリ100に結合するのに必要な機械的強度及び構成をもたらす金属製の(通常はステンレス鋼製の)ハウジング20である。第2の要素は、放射バーナーアセンブリ100の内側バーナー130と外側バーナー110との間に定められる燃焼室内からの熱損失を低減するとともに、ハウジング20と、ハウジング20に結合された要素とを燃焼室内で発生した熱から保護するのに役立つ、ハウジング20内に設けられた断熱体30である。第3の要素は、ハウジング20内に設けられた一連の同一の統一された開口部40(図2を参照)に受け入れられる入口アセンブリ50である。この構成では、完全なヘッドアセンブリ10を放射バーナーアセンブリ100の残り部分から除去又は分解する必要なく個々の入口アセンブリ50をメンテナンスのために取り外すことができる。
図1に示す実施形態は、対応する開口部40内にそれぞれ取り付けられた5つの同一の入口アセンブリ50を利用し、第6の開口部を空の状態で示している。なお、全ての開口部40が排出流体又はプロセス流体又は他の流体を受け入れる入口アセンブリ50で満たされるわけではなく、代わりにブランキング用入口アセンブリを受け入れて開口部40を完全に満たすことも、或いは放射バーナー内の状態をモニタするために計装用入口アセンブリハウジングセンサを受け入れることもできると理解されるであろう。また、6つよりも多くの又は少ない開口部40を設けることもでき、これらをハウジングの周囲に円周方向に配置する必要もなく、対称的に配置する必要もないと理解されるであろう。
やはり図1及び図2で分かるように、ハウジング20には、例えば点検窓70及びパイロット75Aなどの他の要素に備えるためにさらなる開口部が設けられる。
入口アセンブリ50は、入口アセンブリ50の構造を燃焼室から保護する断熱体60を含む。入口アセンブリ50は、例えばその取り外しを容易にするために除去されるボルト(図示せず)などの好適な固定具を用いて保持され、これらも断熱体(図示せず)によって保護される。入口アセンブリ50は、以下でさらに詳細に説明する出口開口部260及びバッフル部分210を有する。
入口アセンブリ
図3に、1つの実施形態による入口アセンブリ50を示す。図4には、入口アセンブリ50の断面を示す。入口アセンブリ50は、排ガス流を入口アセンブリ及び燃焼室に送出する入口導管(図示せず)によって供給された排ガス流を送出する導管を形成する。入口アセンブリ50は、入口導管によって成形された排出流を受け取り、この排出流を再成形して燃焼室に送出する。
入口アセンブリ50は、入口部分200、バッフル部分210及び出口部分220という3つの主要部分を有する。少なくとも開口部40Aと嵌合する出口部分220の外面には、断熱シュラウド(図示せず)を設けることができると理解されるであろう。
入口部分
入口部分200は、入口開口部240を定める円筒形区分230を含む。入口部分200は、入口導管の形状に一致するあらゆる形状とすることができると理解されるであろう。円筒形区分230は、入口導管に結合して、バッフル部分210に向かって流れる排ガス流を受け取る。この実施形態では、入口部分200が、内径50mmの入口管から供給を受ける。円筒形区分230の下流では、入口部分が、円形断面から、出口部分220の断面に一致する非円形断面に遷移する。従って、入口部分200の断面形状が円形から非円形に遷移するロフト状の遷移部分250が存在する。この例では、断面形状が円形から長円形に変化する。しかしながら、他の遷移も可能であると理解されるであろう。一致する円筒形区分230とロフト部分250とをバッフル部分210の上流に設けると、堆積物の蓄積を防ぐのに役立つ。
出口部分
出口部分220は、その軸方向長さに沿って同じ長円形の断面形状及び面積を維持し、排出流を燃焼室に供給する出口開口部260を定める。この実施形態では、出口部分が、中心間50mmで内半径8mmの長円形断面を有し、長さが75mmである。この実施形態では、出口部分220がその軸方向長さに沿って一定の形状を有するが、この部分をテーパ状にすることもできると理解されるであろう。
バッフル部分
入口部分200と出口部分220との間には、バッフル部分210が配置される。この例では、バッフル部分210が、バッフル開口部270を有するプレートを含む。バッフル部分210は、排出流の流れ方向に対して直角に配向され、その流れに制約を与える。この例では、バッフル開口部270の形状が出口部分220の断面形状に一致し、バッフル部分210内に対称的に配置される。バッフル開口部270は、出口部分220の断面積よりも狭い断面積を有する。この実施形態では、バッフル開口部が中心間40mmで半径3mmである。これにより、従来の内径16mmのノズルの、毎分50リットルで4m/s、及び毎分60リットルで5m/sに比べて、毎分300リットルで24m/sのスロット速度と5m/sの公称ノズル速度とが得られる。
従って、図示のように、円筒形区分230の内部容積は、入口導管を連続して延ばすのに対し、ロフト部分250は、導管の形状を円形から非円形に遷移させる。これにより、排出流がバッフル部分210に達するまでほぼ層流になる。バッフル部分210及びその開口部270の存在によって急激な不連続性が与えられ、従ってバッフル開口部270を通過した排出流は、出口部分220内で流れが膨張する。後述するように、バッフル部分210の存在は必須ではないが、バッフル部分210を含めることによってその後の軽減性能が改善される。
非円形出口
図5に、入口アセンブリ50の軸方向長さに沿って見た出口開口部260を示す。出口開口部260は、面積Aを有する。図5には、出口開口部260の面積と同等の面積Aを有する円形の出口開口部260aも示している。
図示のように、同等の面積をもたらすには、円形の出口開口部260aの拡散距離r2の方が出口開口部260の拡散距離r1よりも大幅に長い。
従って、同じ流量の場合、円形の出口開口部260Aによってもたらされる排出流に対して拡散及び軽減を行うために要する時間は、出口開口部260によってもたらされる排出流に要する時間よりも大幅に長い。言換すれば、円形の出口開口部260Aによってもたらされる排出流について軽減反応を実行するのに必要な燃焼室の長さは、出口開口部260によってもたらされる同じ流量の排出流の場合よりも大幅に長くする必要がある。すなわち、出口開口部260を使用すると、円形の出口開口部260Aを使用して実現されるよりも小型の放射バーナーを実現することができる。
バッフル部分−別の実施形態
図6及び図7に、バッフル部分の別の構成を示す。
図6には、可変サイズのバッフル開口部270Aを協働的に定める1対の摺動自在に取り付けられたプレート330A、340Aからなるシャッター構成を有するバッフル部分210Aを示している。この例では、プレート330A、340AがL字形である。しかしながら、他のシャッター構造及び形状も考えられると理解されるであろう。プレート330A、340Aは、バッフル開口部270Aの面積を変化させるために近づいたり離れたりすることができる。
図7には、バネ350によって付勢された1対の枢動プレート330B、340Bを利用してバッフル開口部270Bのサイズを制限する平行面型スロットノズル構成を示す。排ガス流の流れが枢動プレート230B、240Bに作用して、バッフル開口部270Bの面積を広げる。他の付勢シャッター機構を設けることもできると理解されるであろう。
通常、バッフル開口部の寸法は2つの方法で変化させることができ、ノズルを通過するガスの流量が低いことに応答して、処理ガスとポンプ希釈とを合わせた処理量に適する形でスロート部の寸法が最適化されるように手動で行うことができる。例えば、NF3などのガスを軽減する際には、スロート部をさらに制限すると軽減性能が向上するが、SiH4などの粒子形成ガスを軽減する際には、この同じスロート部のサイズではバーナーの表面上に堆積する固形物が増加し、この場合には制約の少ないスロート部の方が有利である。また、バッフル部分のスロート部がバネ作用又はその他の復元力に抗して変形できるように、スロート部の寸法を自動的に最適化することもできる。2つの対向するプレート330A、340Aの使用は、同等の円形開口部の面積を調整するよりも調整が容易であると理解されるであろう。
性能結果
図8A〜図8Cに示すように、実施形態の入口アセンブリを用いた放射バーナーの性能は、既存装置の性能に比べて改善されている。
図8Aには、排ガス流が存在しない場合の測定時に9.5%の残留酸素濃度をもたらす36SLMの燃料で動作する軸方向長さが304.8mm(12インチ)の放射バーナーによって内径152.4mm(6インチ)に供給を行う異なる入口アセンブリの構成について、200L/分の窒素を含むシミュレートした排出流の一部として測定したNF3の破壊効率のプロットを示す。図示のように、実施形態の入口アセンブリを使用すると、内径32mmの単一の円形の入口アセンブリを使用する既存の構成よりも大幅な性能の向上が得られる。また、図8Bにさらに詳細に示すように、バッフル部分を有する実施形態の入口アセンブリは、内径16mmの4つの円形の入口アセンブリを使用する既存の装置を上回る大幅な性能の向上をもたらす。
図8Bは、内径16mmのノズルを4つ有する標準的なヘッドアセンブリと同じ条件下で動作した場合の図8Aの拡大図である。この窒素希釈下では、入口アセンブリ50(異なるバッフル開口部の構成を有する「スロットノズル」と呼ぶ)の方が、標準的なヘッドアセンブリよりもわずかに優れている。
図8Cには、図8Bと同じ構成を示すが、NF3を希釈する窒素の総流量を300SLMに増加させている。図示のように、この増加した流体流下では、入口アセンブリ50(異なるバッフル開口部の構成を有する「スロットノズル」)の方が、標準的なヘッドアセンブリの性能に比べて大幅に性能が向上している。
変化可能なサイズのバッフル開口部の提供は、異なる動作条件下においてバーナーアセンブリの性能をさらに改善するのに役立つ。例えば、100SLMの窒素では、広いバッフル開口部(例えば、6mm幅)の方がNF3の軽減に優れているが、高流量(例えば、200及び300SLM)の窒素では、狭いスロットの方が良好に機能する。さらに、バッフル開口部又はオリフィスのサイズを変化させて、軽減すべき処理ガスが存在しないチャンバのポンプダウンなどの流れの遷移中に高い背圧を生じないように又は緩和するようにすることもできる。
従って、実施形態は、上流の入口管及び下流の燃焼室と流体連通するスロット又は長円の形に構成された単一のノズルを含む燃焼性軽減システムへの入口アセンブリを提供することが分かる。入口管とノズルとの間の接合面が下流側に急激な不連続性をもたらすことにより、ノズル内で流れの膨張が生じる。この構成は、例えばNF3を含む排出流又は処理ガスの破壊を既存の構成よりも向上させることが明らかである。実際に、この構成を含む単一ノズルの性能は、既存のバーナーアセンブリにおいて使用される複数の別個のノズルの性能を上回る。
本明細書では、添付図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態を詳細に開示したが、本発明は、これらの正確な実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲及びその同等物によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって様々な変更及び修正を行うことができると理解される。
10 ヘッドアセンブリ
20 ハウジング
30 断熱体
40 開口部
50 入口アセンブリ
60 断熱体
70 点検窓
75A パイロット
100 放射バーナーアセンブリ
110 外側バーナー
120 プレナムハウジング
130 内側バーナー
200 入口部分
210、210A、210B バッフル部分
220 出口部分
230 円筒形区分
240 入口開口部
250 ロフト部分
260 出口開口部
260A 円形の出口開口部
270、270A、270B バッフル開口部
330A、340A プレート
330B340B 枢動プレート
350 バネ
A 面積
r1、r2 拡散距離

Claims (11)

  1. 放射バーナー、乱流火炎バーナー又は電気加熱酸化装置の入口アセンブリであって、
    入口ノズルを備え、
    当該入口ノズルは、
    前記バーナー又は酸化装置によって処理される排ガス流を供給する入口導管に結合できる円形の入口開口部と、
    非円形の出口開口部と、
    前記入口開口部と前記出口開口部との間に長手方向軸に沿って延び、前記排ガス流を前記入口開口部から前記出口開口部に運んで前記バーナー又は酸化装置の燃焼室に送出するノズルボアと、を定め、
    前記ノズルボアは、前記入口開口部から延びる円形の入口部分と、前記非円形の出口開口部に延びる出口部分とを有し、前記入口部分は、前記入口開口部を画成する円筒形区分と、前記円筒形区分の下流の遷移部分とを含み、前記遷移部分の断面形状は円形から非円形に遷移し、
    前記入口アセンブリは、さらに、
    前記入口部分を前記出口部分に結合するバッフルを備え、該バッフルは、前記ノズルボア内に位置するバッフル開口部を定め、
    該バッフル開口部の形状は、前記バッフルに隣接する前記出口部分の形状と相似であり、前記バッフル内の中央に配置され、かつ、前記バッフルに隣接する前記出口部分の断面積と比べて狭い断面積を有する、
    ことを特徴とする入口アセンブリ。
  2. 前記出口開口部は、細長い、
    請求項1に記載の入口アセンブリ。
  3. 前記出口開口部は、四角形のスロットである、
    請求項1又は2に記載の入口アセンブリ。
  4. 前記出口開口部は、長円形である、
    請求項1又は2に記載の入口アセンブリ。
  5. 前記出口開口部は、同じ場所に配置された複数の離散的な開口部で形成される、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の入口アセンブリ。
  6. 前記出口部分の断面積は、前記長手方向軸に沿って前記出口開口部から前記入口部分に向かって変化する、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の入口アセンブリ。
  7. 前記出口部分の前記断面積は、前記長手方向軸に沿って前記出口開口部から前記入口部分に向かって減少する、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の入口アセンブリ。
  8. 前記バッフルは、変化可能な断面積を有する前記バッフル開口部をもたらすように構成される、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の入口アセンブリ。
  9. 前記バッフルは、変化可能な断面積をもたらすシャッターを含む、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の入口アセンブリ。
  10. 前記シャッターは、前記排ガス流の速度に応答して変化する前記変化可能な断面積をもたらすように付勢される、
    請求項9に記載の入口アセンブリ。
  11. バーナーの入口アセンブリを準備するステップであって、前記入口アセンブリは入口ノズルを有し、前記入口ノズルは、前記バーナーによって処理される排ガス流を供給する入口導管に結合できる入口開口部と、非円形の出口開口部と、前記入口開口部と前記出口開口部との間に長手方向軸に沿って延び、前記排ガス流を前記入口開口部から前記出口開口部に運んで前記バーナーの燃焼室に送出するノズルボアとを定め、前記ノズルボアは、前記入口開口部から延びる入口部分と、前記非円形の出口開口部に延びる出口部分とを有する、前記バーナーの入口アセンブリを準備するステップと、
    前記排ガス流を前記入口開口部に供給するステップと、
    を含み、
    前記入口アセンブリは、前記入口部分を前記出口部分に結合するバッフルを備え、該バッフルは、前記ノズルボア内に位置する、変化可能な断面積を有するバッフル開口部を定め、該バッフル開口部は、前記バッフルに隣接する前記出口部分の断面積と比べて狭い断面積を有し、
    前記方法は、前記排ガス流の速度に応答して前記変化可能な断面積を変化させるステップを含む、
    ことを特徴とする方法。
JP2017531659A 2014-12-15 2015-12-10 放射バーナーの排ガス入口アセンブリ Active JP6797118B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1422247.5A GB2533293A (en) 2014-12-15 2014-12-15 Inlet assembly
GB1422247.5 2014-12-15
PCT/GB2015/053781 WO2016097697A1 (en) 2014-12-15 2015-12-10 Effluent gas inlet assembly for a radiant burner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018503049A JP2018503049A (ja) 2018-02-01
JP6797118B2 true JP6797118B2 (ja) 2020-12-09

Family

ID=54937255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017531659A Active JP6797118B2 (ja) 2014-12-15 2015-12-10 放射バーナーの排ガス入口アセンブリ

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10619847B2 (ja)
EP (1) EP3234464B1 (ja)
JP (1) JP6797118B2 (ja)
KR (1) KR102491955B1 (ja)
CN (1) CN107002992B (ja)
GB (1) GB2533293A (ja)
SG (1) SG11201703691YA (ja)
TW (1) TWI690675B (ja)
WO (1) WO2016097697A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2550382B (en) * 2016-05-18 2020-04-22 Edwards Ltd Burner Inlet Assembly
GB2579788B (en) * 2018-12-13 2021-06-30 Edwards Ltd Abatement apparatus
GB2584675B (en) * 2019-06-10 2021-11-17 Edwards Ltd Inlet assembly for an abatement apparatus
GB2608822A (en) * 2021-07-13 2023-01-18 Edwards Ltd Inlet nozzle assembly

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3061001A (en) * 1958-09-12 1962-10-30 Zink Co John Gaseous fuel burner
US3770368A (en) * 1970-02-18 1973-11-06 Itt Pilot light apparatus
US3799734A (en) * 1973-05-03 1974-03-26 J Bailey Combustion device
AU613725B2 (en) * 1988-04-01 1991-08-08 Boc Group, Inc., The Method and apparatus for gas lancing
JPH02126012A (ja) * 1988-11-05 1990-05-15 Osaka Gas Co Ltd ノズル面積可変ガスバーナ
NL8900030A (nl) * 1989-01-06 1990-08-01 Remeha Fabrieken Bv Nox-arme atmosferische gasbrander.
DE4134979A1 (de) * 1991-10-23 1993-04-29 Linde Ag Brenner mit reduzierter schadstoffemission
JPH06159626A (ja) * 1992-11-30 1994-06-07 Sanyo Electric Co Ltd ガスバーナ
US5510093A (en) 1994-07-25 1996-04-23 Alzeta Corporation Combustive destruction of halogenated compounds
IT241746Y1 (it) * 1996-02-26 2001-05-17 Finpolidoro Srl Ora Indus Poli Bruciatore atmosferico di gas combustibile, del tipo cosiddetto a"rampette".
KR100659678B1 (ko) 1999-08-17 2006-12-21 닛폰화네스코교 가부시기가이샤 연소 방법 및 버너
JP2001153312A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Shizuo Wani 低NOxバーナ
JP3897534B2 (ja) * 2001-02-26 2007-03-28 三菱重工業株式会社 バーナーノズル
JP4228565B2 (ja) * 2001-10-19 2009-02-25 日立電線株式会社 合成石英ガラススート堆積用バーナ、光ファイバ母材製造装置及び光ファイバ母材製造方法
JP4518533B2 (ja) * 2002-08-15 2010-08-04 Jfeスチール株式会社 管状火炎バーナの燃焼制御方法及び燃焼制御装置
JP2004278879A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Babcock Hitachi Kk 排ガス燃焼処理装置
US7185833B2 (en) * 2004-03-18 2007-03-06 Ernest Geskin Method for fluid jet formation and apparatus for the same
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
ES2421888T3 (es) * 2007-07-24 2013-09-06 Alstom Technology Ltd Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo de combustión y dispositivo de combustión para la puesta en práctica del procedimiento
DE102007036953B3 (de) 2007-08-04 2009-04-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brenner
CN101368731A (zh) * 2007-08-10 2009-02-18 Kdk托拉斯 燃烧器
US7632090B2 (en) * 2007-10-30 2009-12-15 Air Products And Chemicals, Inc. Burner system and method of operating a burner for reduced NOx emissions
IT1400302B1 (it) * 2010-06-04 2013-05-24 F I R E S R L Bruciatore e forno comprendente detto bruciatore
CN102644928B (zh) * 2011-02-18 2015-07-29 Das环境专家有限公司 用于热处理包括有害物质的废气的装置
BE1019887A5 (nl) * 2011-03-22 2013-02-05 Romato Bvba Bv Met Beperkte Aansprakelijkheid Verwarmingstoestel voor luchtverwarming.
ITRE20110049A1 (it) * 2011-07-01 2011-09-30 Univ Degli Studi Modena E Reggio Emilia Ugello capace di deviare in modo dinamico e controllabile un getto sintetico senza parti meccaniche in movimento e relativo sistema di controllo
EP2812633B1 (en) * 2011-12-01 2019-01-02 Air Products and Chemicals, Inc. Rapid energy release burners and methods for using the same
US8919337B2 (en) * 2012-02-17 2014-12-30 Honeywell International Inc. Furnace premix burner
US9145778B2 (en) * 2012-04-03 2015-09-29 General Electric Company Combustor with non-circular head end
GB2504335A (en) * 2012-07-26 2014-01-29 Edwards Ltd Radiant burner for the combustion of manufacturing effluent gases.
US9234661B2 (en) * 2012-09-15 2016-01-12 Honeywell International Inc. Burner control system
JP2014134350A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Edwards Kk インレットノズル、及び除害装置
GB2513384A (en) * 2014-03-14 2014-10-29 Edwards Ltd Radiant burner
US20160123579A1 (en) * 2014-11-02 2016-05-05 John D. Bridges Adjustable Burner
GB2550382B (en) * 2016-05-18 2020-04-22 Edwards Ltd Burner Inlet Assembly
US10690339B2 (en) * 2016-11-15 2020-06-23 Honeywell International Inc. Burner for a furnace and a method of assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CN107002992A (zh) 2017-08-01
CN107002992B (zh) 2019-12-31
EP3234464A1 (en) 2017-10-25
GB2533293A (en) 2016-06-22
JP2018503049A (ja) 2018-02-01
US20180335209A1 (en) 2018-11-22
KR20170094215A (ko) 2017-08-17
KR102491955B1 (ko) 2023-01-25
TW201632790A (zh) 2016-09-16
WO2016097697A1 (en) 2016-06-23
SG11201703691YA (en) 2017-06-29
TWI690675B (zh) 2020-04-11
US10619847B2 (en) 2020-04-14
EP3234464B1 (en) 2020-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7019605B2 (ja) 入口組立体
JP6797118B2 (ja) 放射バーナーの排ガス入口アセンブリ
JP6839696B2 (ja) 入口組立体およびその作動方法
WO2018015713A1 (en) Inlet mixing assembly and method
JP2020513098A (ja) ノズル
CN114008385B (zh) 用于消除设备的入口组件
KR20230020966A (ko) 제해 조립체를 위한 유입구 조립체 및 제해 챔버로 유출물을 이송하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181010

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190517

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190617

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190917

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20191118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200420

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200818

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201019

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6797118

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250