KR20190127244A - 폐가스 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 처리하여 정화가스를 배출하는 폐가스 처리장치가 개시되어 있다.
이 개시된 폐가스 처리장치는 혼합가스 유입구와 정화가스 배출구를 가지며, 열반응에 의하여 유입된 폐가스를 정화하고, 정화가스를 배출하는 반응챔버와; 반응챔버 내에 설치되어, 반응챔버 내로 유입된 폐가스를 가열하는 히터와; 외부 폐가스원과 반응챔버 사이에 마련되고, 반응챔버에서 배출되는 가스의 일부를 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 반응챔버로 공급하는 이젝터를 포함하여, 반응챔버에서 배출되는 가스의 폐열에 의하여 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 예열할 수 있도록 되어 있다.
이 개시된 폐가스 처리장치는 혼합가스 유입구와 정화가스 배출구를 가지며, 열반응에 의하여 유입된 폐가스를 정화하고, 정화가스를 배출하는 반응챔버와; 반응챔버 내에 설치되어, 반응챔버 내로 유입된 폐가스를 가열하는 히터와; 외부 폐가스원과 반응챔버 사이에 마련되고, 반응챔버에서 배출되는 가스의 일부를 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 반응챔버로 공급하는 이젝터를 포함하여, 반응챔버에서 배출되는 가스의 폐열에 의하여 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 예열할 수 있도록 되어 있다.
Description
본 발명은 폐가스 처리 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 열분해 방식의 폐가스 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, LED, LCD 등을 제조하는 전자산업 분야는 다양한 종류의 가스를 사용한다. 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 상에 실리카(SiO2) 절연막을 증착하는 공정을 살펴보면, 고온 환경에서 실란(SiH4)과, 아산화질소(N2O) 가스를 반응시킴으로써 실리카 절연막을 형성한다. 이에 따라 반응 후 실란 및 아산화질소가 잔류하게 된다. 또한 반도체 세정 공정에서 삼불화질소(NF3)가 사용된다.
또한 산화제로 사용되는 아산화질소의 사용량은 급증하는 추세에 있으며, 아산화질소는 아디프산, 카프로락탐, 질산 생산 공장 등에서도 배출된다.
아산화질소는 성층권 오존층을 파괴하고 온실 효과를 초래하는 가스로, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 과불화탄소(PFCs), 수소화불화탄소(HFCs), 육불화황(SF6)과 함께 6대 온실가스로 분류되고 있으며, 폐가스 처리장치에 의해 처리 된 후 대기 중으로 배출되어야 한다.
아산화질소를 포함한 폐가스를 처리하는 폐가스 처리장치는 처리 방식에 따라 연소, 플라즈마, 열분해 방식 등으로 구분된다. 연소 방식의 폐가스 처리장치는 산화용 공기 주입으로 인하여 추가적인 질소산화물이 생성될 수 있다. 플라즈마 방식의 폐가스 처리장치는 고온의 환경에서 폐가스를 이온형태로 해리하여 처리하는 방식으로, 플라즈마 발생에 에너지 소모가 크고, 플라즈마를 생성하는 전극을 자주 교체하여야 하는 등 유지 보수 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
열분해 방식은 버너 대신 전기히터를 이용하여 반응기 내부를 가열하는 방식으로서, 고온 환경에서 촉매제를 이용하여 폐가스를 분해 처리하는 방식이다. 이 열분해 방식의 폐가스 처리장치는 불완전 연소로 인한 질소 화합물 및 다이옥신 생성을 낮출 수 있다. 한편 이 열분해 방식의 폐가스 처리장치는 처리 공정에 따라 폐가스의 온도를 효율적으로 관리할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 폐가스를 보다 효과적으로 제거함과 에너지 효율을 높일 수 있도록 열분해 방식의 폐가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 처리하여 정화가스를 배출하는 폐가스 처리장치에 있어서, 혼합가스 유입구와 정화가스 배출구를 가지며, 열반응에 의하여 폐가스를 정화하는 반응챔버와; 상기 반응챔버 내에 설치되어, 상기 반응챔버 내로 유입된 폐가스를 가열하는 히터와; 상기 외부 폐가스원과 상기 반응챔버 사이에 마련되고, 상기 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스가 유입되는 폐가스 유입구와, 상기 정화가스 배출구에서 배출된 정화가스의 일부가 유입되는 순환가스 유입구 및 상기 폐가스 유입구와 상기 순환가스 유입구를 통하여 유입된 가스를 상기 반응챔버 방향으로 배출하는 혼합가스 배출구를 가지며, 상기 순환가스 유입구를 통하여 유입된 가스의 폐열에 의하여 상기 폐가스 유입구를 통하여 유입된 가스를 예열하는 이젝터와; 상기 외부 폐가스원과 상기 폐가스 유입구 사이를 연결하는 제1경로와; 상기 혼합가스 배출구와 상기 혼합가스 유입구 사이를 연결하는 제2경로와; 상기 정화가스 배출구와 상기 순환가스 유입구 사이를 연결하는 것으로, 상기 반응챔버에서 배출된 정화가스의 일부를 재순환시키는 가스순환경로와; 상기 정화가스 배출구와 연결되며, 상기 반응챔버에서 배출된 정화가스를 배출하는 제3경로를 포함한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 처리하여 정화가스를 배출하는 폐가스 처리장치에 있어서, 혼합가스 유입구와 정화가스 배출구를 가지며, 열반응에 의하여 유입된 폐가스를 정화하고, 정화가스를 배출하는 반응챔버와; 상기 반응챔버 내에 설치되어, 상기 반응챔버 내로 유입된 폐가스를 가열하는 히터와; 상기 외부 폐가스원과 상기 반응챔버 사이에 마련되고, 상기 반응챔버에서 배출되는 가스의 일부를 상기 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 상기 반응챔버로 공급하는 이젝터를 포함하여, 상기 반응챔버에서 배출되는 가스의 폐열에 의하여 상기 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 예열할 수 있다. 여기서, 상기 이젝터는, 상기 외부 폐가스원에서 공급되는 폐가스의 유속에 의하여, 상기 반응챔버에서 배출되는 가스의 일부를 흡입하는 벤추리관으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 반응챔버와 상기 이젝터 사이를 연결하는 것으로, 상기 반응챔버에서 배출된 정화가스의 일부를 재순환시키는 가스순환경로를 더 포함할 수 있다. 또한 반응챔버는, 상기 반응챔버의 상부에 형성되며, 정화된 폐가스의 대부분을 배출하는 제1가스배출구와; 상기 반응챔버의 하부에 형성되며, 상기 반응챔버 내의 가스 일부를 상기 가스순환경로로 배출하는 제2가스배출구를 포함할 수 있다.
상기 정화가스 배출구는, 상기 반응챔버의 상부에 형성되며, 상기 정화가스의 대부분을 상기 제3경로로 배출하는 제1정화가스 배출구와; 상기 반응챔버의 하부에 형성되며, 상기 정화가스의 일부를 상기 가스순환경로로 배출하는 제2정화가스 배출구를 포함하는 폐가스 처리할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 반응챔버 내에 설치되며, 상기 반응챔버 내의 공간을 상기 혼합가스 유입구와 연통되며 상기 히터가 설치되는 제1공간과, 상기 정화가스 배출구와 연통되는 제2공간으로 분리하는 분리부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제2공간 내에 설치되며, 상기 히터에 의해 가열된 폐가스를 촉매환원 반응에 의하여 정화하는 촉매부재를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 반응챔버 내에 설치되며, 상기 혼합가스 유입구와 연통되어 상기 반응챔버 내부로 유입되는 가스가 회전되면서 공급되도록 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 이젝터는, 상기 폐가스 유입구와 상기 혼합가스 배출구 사이의 폐가스 유속에 의하여, 상기 순환가스 유입구를 통하여 상기 이젝터 내부로 정화가스를 흡입하는 벤추리관으로 이루어질 수 있다.
상기 히터는, 상기 반응챔버 내의 공간을 상기 혼합가스 유입구와 연통되는 제1공간과, 상기 정화가스 배출구와 연통되는 제2공간으로 분리할 수 있도록, 상기 반응챔버 내에 설치될 수 있다. 본 발명은 상기 제2공간 내에 설치되며, 상기 히터에 의해 가열된 폐가스를 촉매환원 반응에 의하여 정화하는 촉매부재를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 반응챔버 내부 및/또는 상기 가스순환경로 상에 설치되며, 폐기가스 처리과정에서 발생하는 부산물을 집진하는 집진부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제1경로와 상기 제3경로가 교차하는 위치에 설치되어, 상기 제3경로를 통하여 배기되는 정화가스의 폐열로부터 상기 제1경로로 이동하는 폐가스를 가열하는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 폐가스 처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 이중 폐열 회수 구조를 적용하여 에너지 회수율을 향상시킴으로써, 소비전력을 종래 장치 대비 3/4 이하로 저감할 수 있다. 둘째, 반응기 내부에 음압을 유지하여 안정적으로 가스를 처리할 수 있다. 셋째, 불소화합물에 내식성이 강한 환원촉매를 이용함으로써 가스 분해온도를 낮출 수 있고, 폐가스 처리시 발생하는 부산물을 최소화할 수 있다. 넷째, 전자산업의 제조 공정 중 증착 공정에서 사용하는 아산화질소, 실란 및 삼불화질소를 포함한 폐가스들을 통합적으로 처리함과 아울러 이들 폐가스를 90% 이상 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 도 1에 도시된 이젝터를 보인 개략적인 단면도.
도 3은 발명의 제2실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기를 보인 부분 단면 분리 사시도.
도 6a는 도 5의 가이드부의 배치를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 6b는 도 6a의 가이드부에 의한 폐가스의 순환 구조를 설명하기 위한 개략적인 도면.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기를 보인 부분 단면 분리 사시도.
도 8은 본 발명예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기의 변형예를 보인 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 이젝터를 보인 개략적인 단면도.
도 3은 발명의 제2실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기를 보인 부분 단면 분리 사시도.
도 6a는 도 5의 가이드부의 배치를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 6b는 도 6a의 가이드부에 의한 폐가스의 순환 구조를 설명하기 위한 개략적인 도면.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기를 보인 부분 단면 분리 사시도.
도 8은 본 발명예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기의 변형예를 보인 개략적인 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 폐가스 처리장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 폐가스 처리장치는 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 처리하여 정화가스를 배출하는 것으로, 열반응에 의하여 유입된 폐가스를 정화하는 반응기(100)와, 반응기(100)에서 배출되는 가스의 일부를 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 반응기(100)에 공급하는 이젝터(200)를 포함한다.
반응기(100)는 유입되는 폐가스를 정화하는 반응챔버(110)와, 이 반응챔버(110) 내에 설치되는 히터(120)를 포함한다. 반응기(100)는 이젝터(200)로부터 혼합가스가 유입되는 혼합가스 유입구(111)와, 정화가스를 배출하는 정화가스 배출구(115)를 포함한다. 이 반응챔버(110)는 그 내부에 설치되는 분리부(130)에 의하여 제1공간(110a)과 제2공간(110b)으로 분리된다. 제1공간(110a)은 혼합가스 유입구(111)와 연통되며, 그 내부에 히터(120)가 설치된다. 히터(120)는 제1공간(110a)으로 유입되는 가스를 고온으로 가열함으로써, 열반응에 의하여 폐가스를 분해할 수 있도록 한다. 제2공간(110b)은 정화가스 배출구(115)와 연통되는 공간으로서 처리된 폐가스가 분리 배출되는 공간이다. 분리부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1공간(110a)이 반응챔버(110) 중앙부에 배치되고, 히터(120)와의 사이 공간을 좁게 형성될 수 있다.
이젝터(200)는 외부 폐가스원과 반응챔버(110) 사이에 마련되고, 반응챔버(110)에서 배출되는 가스의 일부를 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 반응챔버(110)로 공급한다. 여기서, 외부 폐가스원과 이젝터(200) 사이에는 폐가스가 유입되는 제1경로(310)가 형성된다. 이젝터(200)와 반응챔버(110) 사이에는 제2경로(320)가 형성될 수 있으며, 이 제2경로(320)를 통하여 혼합가스가 반응챔버(110)로 이동한다. 또한 반응챔버(110)에서 배출된 정화가스를 배출하는 제3경로(340)가 형성될 수 있다. 반응챔버(110)와 이젝터(200) 사이에는 가스순환경로(330)가 형성될 수 있다. 이 가스순환경로(330)는 반응챔버(110)에서 배출된 정화가스의 일부를 이젝터(200) 내로 재순환시킨다. 이젝터(200)를 구비함으로써, 반응챔버(110)에서 배출되는 가스의 폐열에 의하여 폐가스원에서 공급된 폐가스를 직접적으로 예열할 수 있어서, 예열하지 않고 공급하는 경우 대비 히터(120)의 소비전력을 저감할 수 있다.
이젝터(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 폐가스원에서 공급되는 폐가스의 유속에 의하여, 반응챔버(110)에서 배출되는 가스의 일부를 흡입하는 벤추리관(201)으로 이루어질 수 있다. 즉 이젝터(200)는 직관 내에 잘록한 부분이 형성된 관으로, 벤추리 원리에 의하여 잘록한 부분 내의 압력이 낮아지는 구조를 가진다. 이 이젝터(200)는 폐가스 유입구(210), 순환가스 유입구(220) 및 혼합가스 배출구(230)를 포함한다. 외부 폐가스원으로부터 공급되는 폐가스는 폐가스 유입구(210)를 통하여 이젝터(200) 내부로 유입된다. 정화가스 배출구(도 1의 115)에서 배출된 정화가스의 일부는 정화가스 배출구와 순환가스 유입구(220) 사이의 압력차이에 의하여 벤추리관(201) 내부로 유입된다. 상기 폐가스 유입구(210)와 상기 순환가스 유입구(220)를 통하여 유입된 가스는 서로 혼합되면서, 순환가스의 폐열에 의해 폐가스가 예열된다. 이 혼합가스는 혼합가스 배출구(230)를 통하여 배출되며, 혼합가스 유입구(111)를 통하여 반응챔버(110) 내부에 유입된다.
폐가스 유입구(210)와 혼합가스 배출구(230)는 직관의 양단 각각에 형성된다. 순환가스 유입구(220)는 벤추리 관(201)의 잘록한 부분에 형성된다. 폐가스 유입구(210)를 통하여 유입되는 폐가스의 유속에 연동되어, 순환가스 유입구(220)를 통하여 유입되는 순환가스의 흡입량이 결정된다.
상기한 바와 같이, 외부 폐가스원과 반응기(100) 사이에 벤추리관(201) 형태의 이젝터(200)를 설치함으로써, 반응챔버(110)에서 배출되는 정화가스에 의해 반응챔버(110)로 유입되는 폐가스를 예열할 수 있다. 이에 따라 에너지 회수율을 높여, 열원(120)에서의 소비전력을 낮출 수 있다. 이에 따라 에너지 회수율을 보다 향상시킴으로써, 소비전력을 종래 장치 대비 3/4 이하로 저감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 폐가스 처리장치는 열반응에 의하여 유입된 폐가스를 정화하는 반응기(100)와, 반응기(100)에서 배출되는 가스의 일부를 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 반응기(100)에 공급하는 이젝터(200)를 포함한다. 본 실시예에 따른 폐가스 처리장치는 제1실시예에 따른 폐가스 처리장치와 비교하여 볼 때, 정화가스 배출구(115) 및 배기 경로를 변경한 점에서 구별된다.
정화가스 배출구(115)는 제2공간(110b)에 형성되는 제1 및 제2정화가스 배출구(116)(117)를 포함할 수 있다. 제1정화가스 배출구(116)는 반응챔버(110)의 상부에 형성되며, 정화가스의 대부분을 외부로 배출한다. 여기서 제3경로(340)는 제1정화가스 배출구(116)와 연결된다. 제2정화가스 배출구(117)는 반응챔버(110)의 하부에 형성되며, 정화가스의 일부를 가스순환경로(330)로 배출한다. 이와 같이 반응챔버(110) 하부에 제2정화가스 배출구(117)를 마련하고, 이젝터(200)의 순환가스 유입구(220)에서의 흡인력과 중력에 의하여 처리 후 잔류하는 부산물이 제2정화가스 배출구(117) 방향으로 이동한다. 이에 따라 반응챔버(110) 내부에 잔류하는 부산물이 비산되는 것을 방지할 수 있어서, 제1정화가스 배출구(116)를 통하여 외부로 직접 배출되는 것을 예방할 수 있다.
또한 본 발명은 폐기가스 처리과정에서 발생하는 부산물을 집진하는 집진부(350)를 더 포함할 수 있다. 이 집진부(350)는 가스순환경로(330) 상에 설치될 수 있으며, 이젝터(300) 방향으로 재공급되는 가스와 함께 이동하는 부산물을 포집한다. 또한 집진부(350)는 반응챔버(110)의 하부에 설치되는 것도 가능하다.
또한 본 실시예에 따른 폐가스 처리장치는 반응챔버(110)에서 배출된 정화가스를 배출하는 제3경로(340)가 제1경로(310)와 교차 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 제1경로(310)와 제3경로(340)가 교차하는 위치에 열교환기(400)가 더 포함될 수 있다. 따라서 제3경로(340)로 이동하는 정화가스의 폐열에 의하여 제1경로(310)로 공급되는 폐가스를 일차적으로 예열할 수 있다. 이와 같이 열교환기를 함께 구비함으로써, 이중 폐열 회수 구조를 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치는 반응기(100)와, 이젝터(200)를 포함한다. 본 실시예에 따른 폐가스 처리장치는 제2실시예에 따른 폐가스 처리장치와 비교하여 볼 때, 반응챔버(110) 내에 촉매부재(140)를 더 포함하는 점에서 구별된다.
촉매부재(140)는 제2공간(110b) 내에 설치되며, 상기 히터(120)에 의해 가열된 폐가스를 촉매환원 반응에 의하여 최종적으로 정화한다. 이 촉매부재(140)는 제2공간(110b) 중 제1정화가스 배출구(116)와 제2정화가스 배출구(117) 사이 공간에 설치될 수 있다. 이 촉매부재(140)는 불소화합물에 내식성이 강한 환원촉매로 구성될 수 있으며, 이를 적용함으로써 가스 분해온도를 낮출 수 있고, 폐가스 처리시 발생하는 부산물을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명은 열원으로서 전기히터를 사용하고 환원촉매를 적용함으로써, 무화염 환원촉매 반응에 의하여 폐가스를 처리할 수 있다. 이에 따라 전자산업의 제조 공정 중 증착 공정에서 사용하는 아산화질소, 실란 및 삼불화질소를 포함한 폐가스들을 통합적으로 처리함과 아울러 이들 폐가스를 90% 이상 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 폐가스 처리장치의 반응기를 보인 부분 단면 분리 사시도이며, 도 6a는 도 5의 가이드부의 배치를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 6b는 도 6a의 가이드부에 의한 폐가스의 순환 구조를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 폐가스 처리장치의 반응기(100)는 반응챔버(110), 히터(120) 및 분리부(130)를 포함한다. 반응챔버(110)에는 정화가스 배출구(115)가 형성되어 있다. 분리부(130)는 반응챔버(110)에 대해 체결 가능하게 설치되는 것으로, 그 단면 형상이 깔때기 형상을 가질 수 있다. 이 분리부(130) 내에 히터(120)가 위치하며, 반응챔버(110) 내부 공간을 제1공간(110a)과 제2공간(110b)으로 분리한다. 분리부(130) 상에는 고정판(151)이 결합 설치될 수 있다. 이 고정판(151)에는 혼합가스 유입구(111)가 형성되며, 그 중앙에 히터(120)가 결합 설치된다.
또한 반응기(100)는 반응챔버(110) 내에 설치되어 유입되는 가스의 진행방향을 가이드하는 가이드부(155)를 더 포함할 수 있다. 이 가이드부(155)는 혼합가스 유입구(111)와 연통되도록 고정판(151)에 결합 설치된다. 이 가이드부(155)는 반응챔버(110) 내부로 유입되는 폐가스가 회전되면서 공급되도록 가이드한다. 이를 위하여 도 6a에 도시된 바와 같이, 혼합가스 유입구(111)와 가이드부(155)는 서로 대응되는 위치에 복수개 구비되며, 고정판(151)에 소정 간격으로 이격 설치될 수 있다. 또한 가이드부(155)는 고정판(151) 하부에 일 회전 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 따라서 도 6b에 도시된 바와 같이 분리부(130) 내측에 폐가스 주입시 화살표 A로 표시한 바와 같이 일 회전 방향으로 회전하면서 공급할 수 있다. 그러므로 주입되는 폐가스가 히터(120) 주변에 머무는 시간을 늘려주므로, 폐가스 가열 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한 주입되는 가스가 반응챔버(110)의 하부로 직접 향하지 않으므로, 반응챔버(110) 하부에 잔류하는 부산물이 주입되는 가스에 의해 비산되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 폐가스 처리장치를 보인 개략적인 도면이다.
본 실시예에 따른 폐가스 처리장치는 제2실시예에 따른 폐가스 처리장치와 비교하여 볼 때, 반응기(100) 내부로 유입되는 폐가스의 유량과, 반응기(100) 내부 온도를 감지할 수 있도록, 유량계(510)와 온도센서(520)를 더 포함하는 점에서 구별된다. 유량계(510)는 제2경로(320)에 설치되며, 이젝터(300)의 혼합가스 배출구(230)에서 배출되어 혼합가스 유입구(111)로 이동하는 폐가스의 유량을 검출한다. 이 유량계(510)는 제1경로(310)에 설치되는 것도 가능하며, 가스순환경로(330) 상에 추가 설치될 수도 있다. 또한 온도센서(520)는 반응챔버(110) 내의 적어도 한 곳에 설치되어, 반응챔버(110) 내의 온도를 체크할 수 있으며, 온도 조건에 따라 히터(120)를 제어할 수 있다. 또한 온도센서(520)는 제1정화가스 배출구(116)에 추가적으로 설치되어, 폐열의 온도 조건을 감지할 수도 있다. 이와 같이 유량계(510) 및 온도센서(520)를 더 포함함으로써, 반응기(100)의 내부 조건을 실시간으로 파악할 수 있고, 이를 기초로 내부에 공급되는 폐가스의 유량 및 히터(120)의 온도를 제어함으로써, 반응조건을 최적화 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 폐가스 처리장치의 반응기의 변형예를 보인 개략적인 단면도이다.
도 8을 참조하면, 반응기(100)는 유입되는 폐가스를 정화하는 반응챔버(160)와, 이 반응챔버(160) 내에 설치되는 히터(170)를 포함하며, 히터(170)가 반응챔버(160) 내의 공간을 두 부분으로 분리하는 분리부의 기능을 수행한다. 이 반응기(100)는 혼합가스가 유입되는 혼합가스 유입구(161)와, 정화가스를 배출하는 정화가스 배출구(165)를 포함한다. 여기서 정화가스 배출구(165)는 히터(170) 내측 상부에 위치하는 제1정화가스 배출구(166)와, 반응챔버의 하부에 위치하는 제2정화가스 배출구(167)를 포함한다. 또한 히터(170)의 내부에는 촉매부재(180)가 설치될 수 있다.
이와 같이 히터(170)를 이용하여 공간을 분리함으로써, 별도의 분리부를 이용한 구성에 비하여 구성을 보다 단순화 할 수 있다는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
100: 반응기
110, 160: 반응챔버 110a: 제1공간
110b: 제2공간 111, 161: 혼합가스 유입구
115, 165: 정화가스 배출구 120, 170: 히터
130: 분리부 140, 180: 촉매부재
151: 고정판 155: 가이드부
200: 이젝터
201: 벤추리관 210: 폐가스 유입구
220: 순환가스 유입구 230: 혼합가스 배출구
310: 제1경로 320: 제2경로
330: 가스순환경로 340: 제3경로
350: 집진부
400: 열교환기
510: 유량계 520: 온도센서
110, 160: 반응챔버 110a: 제1공간
110b: 제2공간 111, 161: 혼합가스 유입구
115, 165: 정화가스 배출구 120, 170: 히터
130: 분리부 140, 180: 촉매부재
151: 고정판 155: 가이드부
200: 이젝터
201: 벤추리관 210: 폐가스 유입구
220: 순환가스 유입구 230: 혼합가스 배출구
310: 제1경로 320: 제2경로
330: 가스순환경로 340: 제3경로
350: 집진부
400: 열교환기
510: 유량계 520: 온도센서
Claims (19)
- 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 처리하여 정화가스를 배출하는 폐가스 처리장치에 있어서,
혼합가스 유입구와 정화가스 배출구를 가지며, 열반응에 의하여 폐가스를 정화하는 반응챔버와;
상기 반응챔버 내에 설치되어, 상기 반응챔버 내로 유입된 폐가스를 가열하는 히터와;
상기 외부 폐가스원과 상기 반응챔버 사이에 마련되고, 상기 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스가 유입되는 폐가스 유입구와, 상기 정화가스 배출구에서 배출된 정화가스의 일부가 유입되는 순환가스 유입구 및 상기 폐가스 유입구와 상기 순환가스 유입구를 통하여 유입된 가스를 상기 반응챔버 방향으로 배출하는 혼합가스 배출구를 가지며, 상기 순환가스 유입구를 통하여 유입된 가스의 폐열에 의하여 상기 폐가스 유입구를 통하여 유입된 가스를 예열하는 이젝터와;
상기 외부 폐가스원과 상기 폐가스 유입구 사이를 연결하는 제1경로와;
상기 혼합가스 배출구와 상기 혼합가스 유입구 사이를 연결하는 제2경로와;
상기 정화가스 배출구와 상기 순환가스 유입구 사이를 연결하는 것으로, 상기 반응챔버에서 배출된 정화가스의 일부를 재순환시키는 가스순환경로와;
상기 정화가스 배출구와 연결되며, 상기 반응챔버에서 배출된 정화가스를 배출하는 제3경로를 포함하는 폐가스 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 정화가스 배출구는,
상기 반응챔버의 상부에 형성되며, 상기 정화가스의 대부분을 상기 제3경로로 배출하는 제1정화가스 배출구와;
상기 반응챔버의 하부에 형성되며, 상기 정화가스의 일부를 상기 가스순환경로로 배출하는 제2정화가스 배출구를 포함하는 폐가스 처리장치. - 제2항에 있어서,
상기 반응챔버 내부 및/또는 상기 가스순환경로 상에 설치되며, 폐기가스 처리과정에서 발생하는 부산물을 집진하는 집진부를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 반응챔버 내에 설치되며,
상기 반응챔버 내의 공간을 상기 혼합가스 유입구와 연통되며 상기 히터가 설치되는 제1공간과, 상기 정화가스 배출구와 연통되는 제2공간으로 분리하는 분리부를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제4항에 있어서,
상기 제2공간 내에 설치되며, 상기 히터에 의해 가열된 폐가스를 촉매환원 반응에 의하여 정화하는 촉매부재를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 반응챔버 내에 설치되며, 상기 혼합가스 유입구와 연통되어 상기 반응챔버 내부로 유입되는 가스가 회전되면서 공급되도록 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 이젝터는,
상기 폐가스 유입구와 상기 혼합가스 배출구 사이의 폐가스 유속에 의하여, 상기 순환가스 유입구를 통하여 상기 이젝터 내부로 정화가스를 흡입하는 벤추리관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 히터는,
상기 반응챔버 내의 공간을 상기 혼합가스 유입구와 연통되는 제1공간과, 상기 정화가스 배출구와 연통되는 제2공간으로 분리할 수 있도록, 상기 반응챔버 내에 설치된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2공간 내에 설치되며, 상기 히터에 의해 가열된 폐가스를 촉매환원 반응에 의하여 정화하는 촉매부재를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1경로와 상기 제3경로가 교차하는 위치에 설치되어, 상기 제3경로를 통하여 배기되는 정화가스의 폐열로부터 상기 제1경로로 이동하는 폐가스를 가열하는 열교환기를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 처리하여 정화가스를 배출하는 폐가스 처리장치에 있어서,
혼합가스 유입구와 정화가스 배출구를 가지며, 열반응에 의하여 유입된 폐가스를 정화하고, 정화가스를 배출하는 반응챔버와;
상기 반응챔버 내에 설치되어, 상기 반응챔버 내로 유입된 폐가스를 가열하는 히터와;
상기 외부 폐가스원과 상기 반응챔버 사이에 마련되고, 상기 반응챔버에서 배출되는 가스의 일부를 상기 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스와 혼합하여 상기 반응챔버로 공급하는 이젝터를 포함하여,
상기 반응챔버에서 배출되는 가스의 폐열에 의하여 상기 외부 폐가스원에서 공급된 폐가스를 예열할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치. - 제11항에 있어서,
상기 이젝터는,
상기 외부 폐가스원에서 공급되는 폐가스의 유속에 의하여, 상기 반응챔버에서 배출되는 가스의 일부를 흡입하는 벤추리관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치. - 제11항에 있어서,
상기 반응챔버와 상기 이젝터 사이를 연결하는 것으로, 상기 반응챔버에서 배출된 정화가스의 일부를 재순환시키는 가스순환경로를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제13항에 있어서,
상기 반응챔버는,
상기 반응챔버의 상부에 형성되며, 정화된 폐가스의 대부분을 배출하는 제1가스배출구와;
상기 반응챔버의 하부에 형성되며, 상기 반응챔버 내의 가스 일부를 상기 가스순환경로로 배출하는 제2가스배출구를 포함하는 폐가스 처리장치. - 제14항에 있어서,
상기 반응챔버 내부 및/또는 상기 가스순환경로 상에 설치되며, 폐기가스 처리과정에서 발생하는 부산물을 집진하는 집진부를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제11항에 있어서,
상기 반응챔버 내에 설치되며, 상기 반응챔버 내의 공간을 상기 혼합가스 유입구와 연통되며 상기 히터가 설치되는 제1공간과, 상기 정화가스 배출구와 연통되는 제2공간으로 분리하는 분리부를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제11항에 있어서,
상기 히터는,
상기 반응챔버 내의 공간을 상기 혼합가스 유입구와 연통되는 제1공간과, 상기 정화가스 배출구와 연통되는 제2공간으로 분리할 수 있도록, 상기 반응챔버 내에 설치된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치. - 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 제2공간 내에 설치되며, 상기 히터에 의해 가열된 폐가스를 촉매환원 반응에 의하여 정화하는 촉매부재를 더 포함하는 폐가스 처리장치. - 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응챔버 내에 설치되며, 상기 혼합가스 유입구와 연통되어 상기 반응챔버 내부로 유입되는 가스가 회전되면서 공급되도록 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리장치.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220154286A (ko) * | 2021-05-12 | 2022-11-22 | 한국핵융합에너지연구원 | 배기가스 및 폐가스 처리용 플라즈마 반응기 |
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