JP3267592B2 - Combined gas treatment system - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は化学工場などから発
生するガス状の排出物(gaseous effluent)を大気中に
放出する前に浄化する複合ガス処理システムに関し、特
に、半導体製造工程で発生する有毒性のガス排出物を電
気分解により得た原料で燃焼させ、微粒子を除去した
後、外部に排出するように構成した複合ガス処理システ
ムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined gas treatment system for purifying gaseous effluents generated from a chemical factory or the like before releasing them to the atmosphere, and more particularly to a composite gas treatment system generated in a semiconductor manufacturing process. The present invention relates to a composite gas treatment system configured to burn toxic gas emissions with a raw material obtained by electrolysis, remove fine particles, and discharge the particulates to the outside.
【0002】[0002]
【従来の技術】拡散(diffusion)、化学蒸着(chemica
l vapor deposition)、エッチング(etching)などの
半導体製造工程では多量のガス排出物が生成される。こ
のようなガス排出物は有毒性、爆発性及び腐蝕性に強い
ため、大気中に放出する前に適切な浄化処理を行わなけ
ればならない。2. Description of the Related Art Diffusion, chemical vapor deposition (chemica)
Semiconductor manufacturing processes such as vapor deposition and etching generate a large amount of gas emissions. Such gas emissions are highly toxic, explosive and corrosive and must be properly cleaned before being released to the atmosphere.
【0003】一般にガス排出物は、SiH4、Cl2、N
H3、AsH3、PH3、B2H6、GeH4などの成分から
成り、シリカ粒子などのような微粒子を含んでいる。し
たがって、ガス排出物による環境汚染を防止するために
は、ガス排出物の有害成分濃度を許容水準まで低下させ
る必要がある。[0003] In general, gas emissions are SiH 4 , Cl 2 , N
It is composed of components such as H 3 , AsH 3 , PH 3 , B 2 H 6 and GeH 4 and contains fine particles such as silica particles. Therefore, in order to prevent environmental pollution due to gas emission, it is necessary to reduce the concentration of harmful components in the gas emission to an allowable level.
【0004】従来は、ガス排出物を浄化して有害成分の
濃度を低下させる目的で、湿式スクラバー、燃焼式スク
ラバー、湿式燃焼式兼用スクラバー、吸着式スクラバー
及び触媒式スクラバーが広く用いられてきた。Heretofore, wet scrubbers, combustion scrubbers, wet / combustion scrubbers, adsorption scrubbers, and catalytic scrubbers have been widely used for the purpose of purifying gas emissions and reducing the concentration of harmful components.
【0005】湿式スクラバーは、1991年4月30日
付米国特許第5,011,520号に開示されているよ
うに、微粒子を含有するガス状の排出物に浄化水(scru
bbing liquid)を噴射して有害成分を分離、除去する装
置である。この湿式スクラバーは、処理容量が大きく、
運転費用が安く、ハロゲンガスを処理できるという利点
があるが、処理効率が低く、長時間の運転時、ガス導入
口が塞がるおそれがある。As disclosed in US Pat. No. 5,011,520, issued Apr. 30, 1991, wet scrubbers convert scrubbed water into scrubbery water containing particulates.
This device separates and removes harmful components by injecting bbing liquid). This wet scrubber has a large processing capacity,
There is an advantage that the operating cost is low and the halogen gas can be processed, but the processing efficiency is low and the gas inlet may be blocked during long-time operation.
【0006】燃焼式スクラバーは、ガス排出物をヒータ
ーで燃焼し分解(decomposition)及び酸化(oxidatio
n)する装置で、燃焼性ガス排出物を効率よく処理でき
るが、副産物の取扱いが難しく、ハロゲンガスを燃焼さ
せることができないという欠点がある。[0006] Combustion scrubbers burn gas emissions with a heater to decompose and oxidize.
n) can efficiently treat combustible gas emissions, but has the drawback that by-products are difficult to handle and halogen gas cannot be burned.
【0007】一方、混合式スクラバーは、ハロゲンガス
を含むほとんどの混合ガスを比較的低廉な運転費用で効
率よく処理することができる。On the other hand, the mixed scrubber can efficiently treat most of the mixed gas including the halogen gas at a relatively low operation cost.
【0008】しかし、従来の混合式スクラバーはつぎの
ような問題点がある。まず、燃焼させようとするガス排
出物の種類によって、互いに違う温度で作動する複数の
燃焼器を夫々製作及び設置しなければならない。従っ
て、製作費用が高く、広い設置空間が必要となる。ま
た、従来の混合式スクラバーに採用しているヒーター
は、使用時間の経過につれて“ヒートフェード(heat f
ade)”現象が発生し性能が低下しやすいだけでなく、
燃焼温度の上昇に限界があるため、高温燃焼性ガス排出
物を完全燃焼させることが難しい。これに対する対策と
して、外部の燃料をヒーター内に導入して燃焼させるこ
とで燃焼温度を高めることも考えられるが、この場合
は、燃料を供給するための配管が複雑なものになり、燃
料の漏出等による爆発事故の危険性がある。However, the conventional mixed scrubber has the following problems. First, a plurality of combustors operating at different temperatures must be manufactured and installed, depending on the type of gas emission to be burned. Therefore, the production cost is high and a large installation space is required. In addition, the heaters used in the conventional mixed scrubbers have a "heat fade (heat f
ade) Not only is the phenomenon likely to occur and performance degraded,
Since there is a limit to the rise in combustion temperature, it is difficult to completely burn high-temperature combustible gas emissions. As a countermeasure against this, it is conceivable to raise the combustion temperature by introducing external fuel into the heater and burning it. However, in this case, the piping for supplying the fuel becomes complicated, and the fuel leaks. There is a danger of explosion due to
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点に鑑み、低温燃焼性ガス排出物及び高温燃
焼性ガス排出物を夫々個別的に導入し、異なる温度で燃
焼することができるコンパクトな構造の複合ガス処理シ
ステムを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to separately introduce a low-temperature combustible gas emission and a high-temperature combustible gas emission and burn them at different temperatures. It is an object of the present invention to provide a composite gas processing system having a compact structure capable of performing the above.
【0010】本発明の他の目的は、装置内で生成された
燃料を用い高温燃焼性ガス排出物を燃焼させることによ
り燃料供給ラインを単純化し、燃料漏出による爆発事故
の危険性を減少させた複合ガス処理システムを提供する
ことである。It is another object of the present invention to simplify the fuel supply line by burning the hot combustible gas emissions using the fuel produced in the apparatus and to reduce the risk of an explosion accident due to fuel leakage. It is to provide a combined gas treatment system.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係る複合ガス処
理システムは、化学工程で発生する低温燃焼性ガス排出
物及び高温燃焼性ガス排出物を浄化して大気中に放出す
るシステムにおいて、上部室及び下部室を有する自立型
ハウジングと、前記ハウジングの上部室に設けられ、低
温燃焼性ガス排出物を導入し第1温度で熱分解してから
外部に排出する低温燃焼器と、前記ハウジングの上部室
に前記低温燃焼器と並設され、高温燃焼性ガス排出物を
導入し前記第1温度より高い第2温度で熱分解した後、
外部に排出する高温燃焼器と、前記ハウジングの下部室
に配設され、燃料ガスを生成して前記高温燃焼器に供給
する燃料ガス発生ユニットとを含むことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION A composite gas treatment system according to the present invention is a system for purifying low-temperature combustible gas emissions and high-temperature combustible gas emissions generated in a chemical process and releasing the same into the atmosphere. A free-standing housing having a chamber and a lower chamber, a low-temperature combustor provided in the upper chamber of the housing, for introducing a low-temperature combustible gas emission, pyrolyzing at a first temperature, and then discharging the gas to the outside; After the high-temperature combustible gas exhaust gas is introduced in the upper chamber and is thermally decomposed at a second temperature higher than the first temperature,
A high temperature combustor to be discharged to the outside and a fuel gas generating unit disposed in a lower chamber of the housing to generate fuel gas and supply the fuel gas to the high temperature combustor are provided.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
添付図面に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0013】まず、図1に示すように、本実施の形態の
複合ガス処理システムは、上部室12と下部室14を有
する自立型(stand-alone)のハウジング10を備えて
いる。このハウジング10の底面にはキャスタ16が取
り付けられており、これにより、本実施の形態のガス処
理システムを容易に移動することができる。ハウジング
10の上部室12には、化学工程、例えば、半導体製造
工程で発生する低温燃焼性ガス排出物を導入し燃焼する
ための低温燃焼器18が垂直に立設される。低温燃焼性
ガス排出物の例としては、SiH4、SiH2Cl2、N
H6、WF6、PH3、B2H6が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。First, as shown in FIG. 1, the composite gas processing system according to the present embodiment includes a stand-alone housing 10 having an upper chamber 12 and a lower chamber 14. A caster 16 is attached to the bottom surface of the housing 10, so that the gas processing system of the present embodiment can be easily moved. In the upper chamber 12 of the housing 10, a low-temperature combustor 18 for vertically introducing and burning low-temperature combustible gas emissions generated in a chemical process, for example, a semiconductor manufacturing process is provided upright. Examples of low-temperature combustible gas emissions include SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , N
H 6, WF 6, PH 3 , B 2 is H 6 and the like, but is not limited thereto.
【0014】図2に示すように、低温燃焼器18は、冷
媒通路が形成された略円筒形のケーシング20を備えて
いる。このケーシング20は、中央燃焼室20a、上側
入口端20b及び下側出口端20cを有する。ケーシン
グ20の内部には、電気エネルギーを熱エネルギーに変
換する円筒形のヒーターエレメント22がケーシング2
0の長手方向に同軸状に設置されている。このヒーター
エレメント22の外周には断熱材24が設けられてお
り、熱が外部に発散することを抑制する。他方、その内
周には耐熱性及び耐蝕性に優れたライナー26が設けら
れている。ライナー26は、例えば、セラミック又はニ
ッケル合金から製造する。そして、ヒーターエレメント
22から熱エネルギーを吸収して白熱状態(glow stat
e)となることにより、ケーシング20の中央燃焼室2
0aを通過する低温燃焼性ガス排出物を熱分解するか、
酸化させる。ヒーターエレメント22は、中央燃焼室2
0aの温度を約750℃に維持するように制御されてい
る。As shown in FIG. 2, the low-temperature combustor 18 has a substantially cylindrical casing 20 in which a refrigerant passage is formed. This casing 20 has a central combustion chamber 20a, an upper inlet end 20b and a lower outlet end 20c. Inside the casing 20, a cylindrical heater element 22 for converting electric energy into heat energy is provided.
0 is installed coaxially in the longitudinal direction. A heat insulating material 24 is provided on the outer periphery of the heater element 22 to suppress heat from radiating to the outside. On the other hand, a liner 26 having excellent heat resistance and corrosion resistance is provided on the inner periphery thereof. The liner 26 is manufactured, for example, from a ceramic or a nickel alloy. Then, heat energy is absorbed from the heater element 22 and the incandescent state (glow stat) is obtained.
e), the central combustion chamber 2 of the casing 20
Thermal decomposition of the low temperature combustible gas emissions passing through
Oxidize. The heater element 22 is provided in the central combustion chamber 2.
0a is controlled to be maintained at about 750 ° C.
【0015】前述した低温燃焼器18のケーシング20
の出口端20cには集塵器28が設けられている。この
集塵器28は、低温燃焼器18から排出される熱分解ガ
ス中の微粒子を集めて除去する役割を有し、連結管32
を介して低温燃焼器18の中央燃焼室20aに連結され
たホッパー30を備えている。連結管32には送風機3
4がエアチューブ36を介して連結されている。この送
風機34は、前記ホッパー30内に空気を吹き入れサイ
クロン気流を発生し、熱分解ガスに混入されている微粒
子を下方に落下させる。ホッパー30の下端には落下す
る微粒子を集める収集タンク38が装着され、この収集
タンク38に収集された微粒子は移送機構40により臨
時保管室42に移送される。臨時保管室42内の微粒子
は外部に搬出し除去する。The above-described casing 20 of the low-temperature combustor 18
A dust collector 28 is provided at the outlet end 20c of the air conditioner. The dust collector 28 has a role of collecting and removing fine particles in the pyrolysis gas discharged from the low-temperature combustor 18, and the connecting pipe 32.
And a hopper 30 connected to the central combustion chamber 20a of the low-temperature combustor 18 via the hopper 30. The connecting pipe 32 has a blower 3
4 are connected via an air tube 36. The blower 34 blows air into the hopper 30 to generate a cyclone airflow, and causes fine particles mixed in the pyrolysis gas to fall downward. At the lower end of the hopper 30, a collection tank 38 for collecting falling particles is mounted, and the particles collected in the collection tank 38 are transferred to a temporary storage room 42 by a transfer mechanism 40. The fine particles in the temporary storage room 42 are carried out and removed.
【0016】ホッパー30の上端には低温側排気管44
が設けられている。低温側排気管44の下端44aは、
ホッパー30内に長く延出している。このため、連結管
32を通じてホッパー30に入る熱分解ガス中の微粒子
が低温側排気管44に直接流入することを防止できる。
低温側排気管44内には、熱分解ガスを外部に放出する
前に濾過するフィルタ46が設けられている。At the upper end of the hopper 30, a low temperature side exhaust pipe 44 is provided.
Is provided. The lower end 44a of the low temperature side exhaust pipe 44 is
It extends into the hopper 30 for a long time. For this reason, it is possible to prevent fine particles in the pyrolysis gas that enters the hopper 30 through the connection pipe 32 from directly flowing into the low-temperature side exhaust pipe 44.
In the low temperature side exhaust pipe 44, a filter 46 for filtering the pyrolysis gas before releasing it to the outside is provided.
【0017】図1に示すように、前記ハウジング10の
上部室12には、高温燃焼器48が低温燃焼器18と並
設されている。高温燃焼器48は、半導体製造工程など
で発生する高温燃焼性ガス排出物を導入し燃焼させるの
に適している。高温燃焼性ガス排出物の例としては、N
F3、CF4、C2F6、SF6、CHF3、C4F8が挙げら
れるが、これらに限定されない。As shown in FIG. 1, a high-temperature combustor 48 is provided in the upper chamber 12 of the housing 10 in parallel with the low-temperature combustor 18. The high-temperature combustor 48 is suitable for introducing and burning high-temperature combustible gas emissions generated in a semiconductor manufacturing process or the like. Examples of hot combustible gas emissions include N
F 3, CF 4, C 2 F 6, SF 6, CHF 3, although C 4 F 8 include, but are not limited to.
【0018】図3に明瞭に示すように、高温燃焼器48
は、冷媒流動通路が形成された略円筒形のケーシング5
0を備えている。このケーシング50は、中央燃焼室5
0a、上側入口端50b及び下側出口端50cを有す
る。ケーシング50の内部には、電気エネルギーを熱エ
ネルギーに変換する円筒形のヒーターエレメント52が
ケーシング50の長手方向に同軸状に設置されている。
このヒーターエレメント52の外周には断熱材54が設
けられており、熱が外部に発散することを抑制する。他
方、その内周には耐熱性及び耐蝕性に優れたライナー5
6が設けられている。ライナー56は、例えば、セラミ
ック又はニッケル合金から製造し、ヒーターエレメント
52から熱エネルギーを吸収して白熱状態となり中央燃
焼室50aの温度を約750℃まで上昇させる。As is clearly shown in FIG.
Is a substantially cylindrical casing 5 in which a refrigerant flow passage is formed.
0 is provided. This casing 50 is provided in the central combustion chamber 5.
0a, an upper inlet end 50b and a lower outlet end 50c. Inside the casing 50, a cylindrical heater element 52 for converting electric energy into heat energy is installed coaxially in the longitudinal direction of the casing 50.
A heat insulating material 54 is provided on the outer periphery of the heater element 52 to suppress heat from radiating to the outside. On the other hand, a liner 5 having excellent heat resistance and corrosion resistance
6 are provided. The liner 56 is made of, for example, a ceramic or a nickel alloy, and absorbs heat energy from the heater element 52 to become incandescent, raising the temperature of the central combustion chamber 50a to about 750 ° C.
【0019】高温燃焼器48の上端には、中央燃焼室5
0a内の下方に向かって燃料を噴射する燃料噴射ノズル
58が設けられている。図1及び図5に示すように、こ
の燃料噴射ノズル58は、ハウジング10の下部室14
に設置された燃料ガス発生ユニット60から燃料供給管
62を通じて酸素及び水素ガスの供給を受ける。燃料噴
射ノズル58から噴射された水素ガスは、約580℃で
自然発火して燃焼し、この水素ガスの燃焼により、高温
燃焼器48の中央燃焼室50aの内部温度が約1200
℃まで上昇して、高温燃焼性ガス排出物を効率的に熱分
解又は酸化する。図1に示す実施の形態においては、燃
料噴射ノズル58に連結された空気圧縮機64からの圧
縮空気も該ノズル58により中央燃焼室50a内に供給
される。At the upper end of the high temperature combustor 48, the central combustion chamber 5
A fuel injection nozzle 58 for injecting fuel downward in 0a is provided. As shown in FIGS. 1 and 5, the fuel injection nozzle 58 is connected to the lower chamber 14 of the housing 10.
Oxygen and hydrogen gas are supplied from a fuel gas generating unit 60 installed in the fuel cell through a fuel supply pipe 62. The hydrogen gas injected from the fuel injection nozzle 58 spontaneously ignites and burns at about 580 ° C., and the internal temperature of the central combustion chamber 50 a of the high-temperature combustor 48 becomes about 1200 due to the combustion of the hydrogen gas.
° C to efficiently pyrolyze or oxidize hot combustible gas emissions. In the embodiment shown in FIG. 1, compressed air from an air compressor 64 connected to a fuel injection nozzle 58 is also supplied into the central combustion chamber 50a by the nozzle 58.
【0020】前述した高温燃焼器48のケーシング50
の下側出口端50cには、熱分解ガスを冷却及び中和さ
せるとともに、そのなかに含まれた水溶性物質と微粒子
を除去するための湿式スクラバー66が配設されてい
る。図3に示すように、湿式スクラバー66は、熱分解
ガスと水が接触するスクラビング容器68と、このスク
ラビング容器68からオーバーフローチューブ72を通
じ流出する水を貯蔵する貯水槽70と、この貯水槽70
の水を吸い上げてスクラビング容器68内に噴射する水
再循環管74とを備えている。水再循環管74は、スク
ラビング容器68内に突出する水噴射ノズル76を有す
る。この水噴射ノズル76は、ベンチュリ効果により貯
水槽70内の水をスクラビング容器68内に噴射するた
めに、高温燃焼器48の出口端50cの直下方に設けら
れている。スクラビング容器68は、給水管78を通じ
て外部の水の供給を受ける。貯水槽70の水は、排水管
80を通じて外部に排出される。スクラビング容器68
と貯水槽70は耐蝕性に優れたステンレス鋼で製作し、
その内壁面にテフロン層を形成させることが好ましい。The casing 50 of the high-temperature combustor 48 described above.
The lower outlet end 50c is provided with a wet scrubber 66 for cooling and neutralizing the pyrolysis gas and removing water-soluble substances and fine particles contained therein. As shown in FIG. 3, the wet scrubber 66 includes a scrubbing vessel 68 in which the pyrolysis gas contacts water, a water tank 70 for storing water flowing out of the scrubbing vessel 68 through the overflow tube 72, and a water tank 70.
And a water recirculation pipe 74 for sucking up water and injecting it into the scrubbing container 68. The water recirculation pipe 74 has a water injection nozzle 76 projecting into the scrubbing vessel 68. The water injection nozzle 76 is provided directly below the outlet end 50 c of the high-temperature combustor 48 in order to inject the water in the water storage tank 70 into the scrubbing container 68 by the Venturi effect. The scrubbing container 68 receives a supply of external water through a water supply pipe 78. The water in the water storage tank 70 is discharged to the outside through the drain pipe 80. Scrubbing container 68
And the water tank 70 is made of stainless steel with excellent corrosion resistance,
It is preferable to form a Teflon layer on the inner wall surface.
【0021】スクラビング容器68には、水を中和させ
て水素イオン濃度(pH)を適宜維持するための中和剤
供給装置82が連結されている。この中和剤供給装置8
2は、例えば、水酸化カリウムを貯蔵しており、貯水槽
70に設置された水素イオン濃度センサー84の出力信
号に応じスクラビング容器68内に適量の水酸化カリウ
ムを供給する。スクラビング容器68と貯水槽70の底
面には気泡発生器86がそれぞれ設けられている。この
気泡発生器86は、空気圧縮機88から圧縮空気を受け
て多量の気泡を発生させることにより、微粒子の沈殿を
防止するとともに熱分解ガスのスクラビング効率を向上
させることになる。A neutralizing agent supply device 82 for neutralizing water and appropriately maintaining the hydrogen ion concentration (pH) is connected to the scrubbing container 68. This neutralizer supply device 8
Numeral 2 stores, for example, potassium hydroxide, and supplies an appropriate amount of potassium hydroxide into the scrubbing container 68 according to the output signal of the hydrogen ion concentration sensor 84 installed in the water tank 70. Bubble generators 86 are provided on the bottom surfaces of the scrubbing container 68 and the water storage tank 70, respectively. The bubble generator 86 receives compressed air from the air compressor 88 to generate a large amount of bubbles, thereby preventing precipitation of fine particles and improving scrubbing efficiency of the pyrolysis gas.
【0022】スクラビング容器68の上部には、浄化さ
れたガスを外部に排出するための高温側排気管90が高
温燃焼器48と並設されている。この高温側排気管90
には、排気ガス中の水分及び微粒子を濾過するフィルタ
92が設けられる。図1に示すように、高温側排気管9
0は、前述した低温側排気管4に連結されているため、
両者の排気管44、90を通じて流出された排気ガス
は、1本の共通排気ダクト94を通じて外部に排出され
る。A high-temperature side exhaust pipe 90 for discharging the purified gas to the outside is arranged in parallel with the high-temperature combustor 48 above the scrubbing vessel 68. This high temperature side exhaust pipe 90
Is provided with a filter 92 for filtering moisture and fine particles in the exhaust gas. As shown in FIG.
0 is connected to the low-temperature side exhaust pipe 4 described above,
The exhaust gas that has flowed out through both exhaust pipes 44 and 90 is exhausted outside through one common exhaust duct 94.
【0023】図1、図4及び図5に示すように、燃料噴
射ノズル58に燃料ガスを供給する燃料ガス発生ユニッ
ト60は、水を電気分解し酸素と水素ガスとを発生する
電気分解装置96を備えている。この電気分解装置96
は貯水タンク98から水の供給を受ける。この貯水タン
ク98は、ウォータポンプ100を介してフィードバッ
クタンク102に連結されている。したがって、給水源
104からフィードバックタンク102内に導入された
水は、ウォータポンプ100により貯水タンク98に圧
送された後、再び電気分解装置96に供給される。ま
た、ウォータポンプ100は、フィードバックタンク1
02の水を逆火防止タンク106にも供給し、逆火防止
タンク106から溢れた水は、フィードバックタンク1
02に復帰する。水が満たされている逆火防止タンク1
06は、電気分解装置96から発生した酸素及び水素ガ
スが下側導入口106aに導入され、水を介して上側排
出口106bへ排出されるようにすることにより、燃料
噴射ノズル58の火炎が燃料供給管62を通じて電気分
解装置96に伝播することを阻止し、爆発事故を防止す
る。As shown in FIGS. 1, 4 and 5, the fuel gas generating unit 60 for supplying the fuel gas to the fuel injection nozzle 58 includes an electrolyzing device 96 for electrolyzing water to generate oxygen and hydrogen gas. It has. This electrolyzer 96
Receives water from a water storage tank 98. This water storage tank 98 is connected to a feedback tank 102 via a water pump 100. Therefore, the water introduced into the feedback tank 102 from the water supply source 104 is pressure-fed to the water storage tank 98 by the water pump 100 and then supplied to the electrolyzer 96 again. In addition, the water pump 100 includes the feedback tank 1.
02 is also supplied to the flashback prevention tank 106, and water overflowing from the flashback prevention tank 106 is supplied to the feedback tank 1
Return to 02. Flashback prevention tank 1 filled with water
06 is such that the flame of the fuel injection nozzle 58 is discharged by introducing oxygen and hydrogen gas generated from the electrolyzer 96 into the lower inlet 106a and discharging the oxygen and hydrogen gas to the upper outlet 106b via water. It prevents propagation through the supply pipe 62 to the electrolyzer 96, thereby preventing an explosion accident.
【0024】図4に示すように、電気分解装置96はボ
ルト110で一体に積層された複数枚のプレート電極1
08を備え、各々のプレート電極108は電源(図示せ
ず)に電気的に接続されている。このようなプレート電
極108には水導入孔108aとガス排出孔108bが
形成されている。水導入孔108aは、図1及び図5に
示すように、貯水タンク98に連通し、ガス排出孔10
8bは逆火防止タンク106に連通している。プレート
電極108の間には、相当な厚さを有する絶縁ガスケッ
ト112及び密封リング114が挟支されているので、
電気分解に必要な水を導入するための空間がプレート電
極108の間に形成される。電流の印加により、電気分
解装置96のプレート電極108は、それらの間にある
水を電気分解し酸素と水素ガスを発生させる。発生した
酸素と水素ガスはプレート電極108のガス排出孔10
8bを通じ排出され、逆火防止タンク106を通じ高温
燃焼器48の燃料燃焼器48の燃料噴射ノズル58に供
給される。図1に示す実施の形態によると、燃料ガス発
生ユニット60が二つの電気分解装置96を有している
が、電気分解装置96の数は、高温燃焼器48で必要と
する燃料ガス量によって増減させる。As shown in FIG. 4, the electrolyzer 96 is composed of a plurality of plate electrodes 1 integrally laminated with bolts 110.
08, and each plate electrode 108 is electrically connected to a power supply (not shown). In such a plate electrode 108, a water inlet 108a and a gas outlet 108b are formed. The water introduction hole 108a communicates with the water storage tank 98 as shown in FIGS.
8b communicates with the flashback prevention tank 106. Since an insulating gasket 112 and a sealing ring 114 having a considerable thickness are sandwiched between the plate electrodes 108,
A space for introducing water required for electrolysis is formed between the plate electrodes 108. By the application of the current, the plate electrode 108 of the electrolyzer 96 electrolyzes the water therebetween to generate oxygen and hydrogen gas. The generated oxygen and hydrogen gas are supplied to the gas discharge holes 10 of the plate electrode 108.
The fuel is discharged through the flashback prevention tank 106 and supplied to the fuel injection nozzle 58 of the fuel combustor 48 of the high temperature combustor 48. According to the embodiment shown in FIG. 1, the fuel gas generating unit 60 has two electrolyzers 96, but the number of the electrolyzers 96 increases or decreases according to the amount of fuel gas required in the high-temperature combustor 48. Let it.
【0025】つぎに、本発明による複合ガス処理システ
ムの作用を説明する。まず、半導体製造工程などで発生
した低温燃焼性ガス排出物を低温燃焼器18の中央燃焼
室20aに導入する。次いでヒーターエレメント22で
発生した約750℃の熱により分解する。熱分解ガス
は、連結管32を経て集塵器28のホッパー30に送ら
れる。送風機34は、ホッパー30内に空気を吹き入れ
てサイクロン気流を発生させ、熱分解ガスに混合してい
る微粒子は下方に落下して収集タンク38に集められ
る。収集タンク38に集められた微粒子は、移送機構4
0により臨時保管室42に移送された後、外部に搬出さ
れて廃棄処理される。Next, the operation of the composite gas processing system according to the present invention will be described. First, low-temperature combustible gas emissions generated in a semiconductor manufacturing process or the like are introduced into the central combustion chamber 20 a of the low-temperature combustor 18. Next, it is decomposed by the heat of about 750 ° C. generated in the heater element 22. The pyrolysis gas is sent to the hopper 30 of the dust collector 28 via the connecting pipe 32. The blower 34 blows air into the hopper 30 to generate a cyclone airflow, and the fine particles mixed with the pyrolysis gas fall downward and are collected in the collection tank 38. The fine particles collected in the collection tank 38 are transferred to the transfer mechanism 4.
After being transferred to the temporary storage room 42 by 0, it is carried out and discarded.
【0026】集塵器28のホッパー30を通る熱分解ガ
スは、送風機34からの空気と混合されることにより自
然発火する。即ち、低温燃焼器18から出た熱分解ガス
は加熱状態にあり、これが空気と混合されると、酸化反
応により自然発火するのである。したがって、熱分解ガ
スはホッパー30内で燃焼され、再度熱分解されるた
め、処理効率が著しく向上される。ホッパー30から出
た熱分解ガスは低温側排気管44のフィルタ46を通過
してから外部に放出される。The pyrolysis gas passing through the hopper 30 of the dust collector 28 ignites spontaneously when mixed with air from the blower 34. That is, the pyrolysis gas discharged from the low temperature combustor 18 is in a heated state, and when mixed with air, spontaneously ignites due to an oxidation reaction. Therefore, the pyrolysis gas is burned in the hopper 30 and pyrolyzed again, so that the processing efficiency is significantly improved. The pyrolysis gas discharged from the hopper 30 is discharged to the outside after passing through the filter 46 of the low temperature side exhaust pipe 44.
【0027】一方、高温燃焼性ガス排出物は、高温燃焼
器48の中央燃焼室50aに導入される。高温燃焼器4
8のヒーターエレメント52は、中央燃焼室50aの温
度を約750℃まで上昇させる。燃料噴射ノズル58か
ら噴射された水素ガスは約580℃で自然発火して燃焼
する。そして、高温燃焼器48の中央燃焼室50aの温
度は約1200℃まで上昇し、高温燃焼性ガス排出物が
効率的に熱分解される。燃料ガス、即ち、酸素及び水素
ガスは、ガス発生ユニット60の電気分解装置96で生
成され、逆火防止タンク106を経て燃料噴射ノズル5
8へ供給される。On the other hand, the high-temperature combustible gas exhaust gas is introduced into the central combustion chamber 50a of the high-temperature combustor 48. High temperature combustor 4
The eighth heater element 52 raises the temperature of the central combustion chamber 50a to about 750 ° C. The hydrogen gas injected from the fuel injection nozzle 58 spontaneously ignites at about 580 ° C. and burns. Then, the temperature of the central combustion chamber 50a of the high-temperature combustor 48 rises to about 1200 ° C., and the high-temperature combustible gas exhaust is efficiently thermally decomposed. Fuel gas, that is, oxygen and hydrogen gas, is generated by the electrolyzer 96 of the gas generating unit 60 and passes through the flashback prevention tank 106 to the fuel injection nozzle 5.
8.
【0028】高温燃焼器48の中央燃焼室50aで熱分
解されたガスは、湿式スクラバー66のスクラビング容
器68内に導入される。水循環管74の水噴射ノズル7
6は、ベンチュリ効果によりスクラビング容器68内に
水を噴射する。噴射された水は、熱分解ガスと混合され
て該熱分解ガスを冷却させると共に、熱分解ガス中に存
在する水溶性物質及び微粒子を熱分解ガスから分離す
る。スクラビング容器68から溢れた水は、貯水槽70
に復帰された後、水再循環管74を通じて再びスクラビ
ング容器68に供給される。この際、水素イオン濃度セ
ンサー84は、水の水素イオン濃度を検出し、水素イオ
ン濃度が所定の基準値を超える場合には、中和剤供給装
置82が作動して水酸化カリウムなどのような中和剤を
スクラビング容器68内に投入することにより、水を中
和させる。また、空気圧縮機88は、スクラビング容器
68及び貯水槽70にそれぞれ配設された気泡発生器8
6へ圧縮空気を供給し気泡を発生させる。この気泡の発
生により、微粒子の沈殿が防止され、スクラビング効率
を向上させることができる。湿式スクラバー66のスク
ラビング容器68を通過した浄化ガスは、高温側排気管
90のフィルタ92を介して外部に放出される。The gas pyrolyzed in the central combustion chamber 50 a of the high temperature combustor 48 is introduced into a scrubbing vessel 68 of a wet scrubber 66. Water injection nozzle 7 of water circulation pipe 74
6 injects water into the scrubbing container 68 by the Venturi effect. The injected water is mixed with the pyrolysis gas to cool the pyrolysis gas and separate water-soluble substances and fine particles present in the pyrolysis gas from the pyrolysis gas. The water overflowing from the scrubbing container 68 is stored in a water storage tank 70.
Is returned to the scrubbing container 68 again through the water recirculation pipe 74. At this time, the hydrogen ion concentration sensor 84 detects the hydrogen ion concentration of the water, and when the hydrogen ion concentration exceeds a predetermined reference value, the neutralizing agent supply device 82 operates to activate the neutralizing agent such as potassium hydroxide. Water is neutralized by charging a neutralizing agent into the scrubbing container 68. Further, the air compressor 88 is provided with the bubble generators 8 provided in the scrubbing vessel 68 and the water tank 70, respectively.
The compressed air is supplied to 6 to generate bubbles. Due to the generation of the bubbles, the precipitation of the fine particles is prevented, and the scrubbing efficiency can be improved. The purified gas that has passed through the scrubbing container 68 of the wet scrubber 66 is discharged to the outside via the filter 92 of the high temperature side exhaust pipe 90.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る複合ガス処理システムによると、低温燃焼性ガス排出
物及び高温燃焼性ガス排出物を1装置内で同時に燃焼さ
せることができる。さらに、装置内で生成された燃料を
用いて高温燃焼性ガス排出物を燃焼させることにより、
燃料供給ラインを単純化し、燃料漏出による爆発事故を
未然に防止することができるという優秀な効果を有す
る。As described above in detail, according to the composite gas processing system of the present invention, low-temperature combustible gas emissions and high-temperature combustible gas emissions can be simultaneously burned in one apparatus. Further, by burning the high-temperature combustible gas emissions using the fuel generated in the device,
This has an excellent effect of simplifying the fuel supply line and preventing an explosion accident due to fuel leakage.
【図1】本発明に係る実施の形態の複合ガス処理システ
ムを示す全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory diagram showing a composite gas processing system according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す複合ガス処理システムを構成する低
温燃焼器、集塵器及び低温側排気管を詳細に示す部分断
面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing in detail a low-temperature combustor, a dust collector, and a low-temperature side exhaust pipe constituting the composite gas processing system shown in FIG.
【図3】図1に示す複合ガス処理システムを構成する高
温燃焼器、湿式スクラバー及び高温側排気管を詳細に部
分断面図である。FIG. 3 is a detailed partial cross-sectional view of a high-temperature combustor, a wet scrubber, and a high-temperature side exhaust pipe constituting the combined gas processing system shown in FIG. 1;
【図4】複数のプレート電極からなる電気分解装置の分
解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of an electrolyzer including a plurality of plate electrodes.
【図5】燃料ガス発生ユニット及び高温燃焼器を示す概
略ブロック図である。FIG. 5 is a schematic block diagram showing a fuel gas generation unit and a high temperature combustor.
10 ハウジング 12 上部室 14 下部室 16 キャスタ 18 低温燃焼器 20 円筒形ケーシング 22 ヒーターエレメント 24 断熱材 26 ライナー 28 集塵器 30 ホッパー 32 連結管 34 送風機 36 エアチューブ 38 収集タンク 40 移送機構 42 臨時保管室 44 低温側排気管 46 フィルタ 48 高温燃焼器 50 円筒形ケーシング 52 ヒーターエレメント 54 断熱材 56 ライナー 58 燃料噴射ノズル 60 燃料ガス発生ユニット 62 燃料供給管 64 空気圧縮機 66 湿式スクラバー 68 スクラビング容器 70 貯水槽 80 排水管 82 中和剤供給装置 84 水素イオン濃度センサー 86 気泡発生器 88 空気圧縮機 90 高温側排気管 92 フィルタ 94 共通排気ダクト 96 電気分解装置 98 貯水タンク 100 ウォータポンプ 102 フィードバックタンク 106 逆火防止タンク 108 電極 112 絶縁ガスケット 114 密封リング DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Housing 12 Upper chamber 14 Lower chamber 16 Caster 18 Low temperature combustor 20 Cylindrical casing 22 Heater element 24 Insulation material 26 Liner 28 Dust collector 30 Hopper 32 Connecting pipe 34 Blower 36 Air tube 38 Collection tank 40 Transfer mechanism 42 Temporary storage room 44 Low temperature side exhaust pipe 46 Filter 48 High temperature combustor 50 Cylindrical casing 52 Heater element 54 Insulation material 56 Liner 58 Fuel injection nozzle 60 Fuel gas generation unit 62 Fuel supply pipe 64 Air compressor 66 Wet scrubber 68 Scrubbing container 70 Water tank 80 Drainage pipe 82 Neutralizer supply device 84 Hydrogen ion concentration sensor 86 Bubble generator 88 Air compressor 90 High-temperature side exhaust pipe 92 Filter 94 Common exhaust duct 96 Electrolysis device 98 Water storage tank 100 Otaponpu 102 Feedback tank 106 back prevention tank 108 electrode 112 insulating gasket 114 sealing rings
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボン ギュ セオ 大韓民国 チューンボック、チェオンウ ォン−グン、オチャン−ミュン ガジュ ワリ 347 (56)参考文献 特開 昭62−152517(JP,A) 特開 昭63−62528(JP,A) 特開 平9−14631(JP,A) 特開 平11−147027(JP,A) 特開 平4−20705(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23G 7/06 B01D 50/00 501 F23J 15/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Bong Kyu Seo Korea Thunbok, Cheongwon-gun, Ochan-Mun Ghajwalli 347 (56) References JP-A-62-152517 (JP, A) JP-A Sho 63-62528 (JP, A) JP-A-9-14631 (JP, A) JP-A-11-147027 (JP, A) JP-A-4-20705 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F23G 7/06 B01D 50/00 501 F23J 15/00
Claims (6)
物及び高温燃焼性ガス排出物を浄化し大気中に放出する
システムにおいて、 上部室及び下部室を有する自立型ハウジングと、 前記ハウジングの上部室に設けられ、低温燃焼性ガス排
出物を導入し第1温度で熱分解してから外部に排出する
低温燃焼器と、 前記ハウジングの上部室に前記低温燃焼器と並設され、
高温燃焼性ガス排出物を導入し前記第1温度より高い第
2温度で熱分解した後、外部に排出する高温燃焼器と、 前記ハウジングの下部室に配設され、燃料ガスを生成し
て前記高温燃焼器に供給する燃料ガス発生器とを含むこ
とを特徴とする複合ガス処理システム。1. A system for purifying low-temperature combustible gas emissions and high-temperature combustible gas emissions generated in a chemical process and releasing it into the atmosphere, comprising: a self-standing housing having an upper chamber and a lower chamber; A low-temperature combustor provided in the chamber, for introducing the low-temperature combustible gas exhaust gas, thermally decomposing at a first temperature, and then discharging to the outside;
A high-temperature combustor for introducing a high-temperature combustible gas emission and thermally decomposing at a second temperature higher than the first temperature, and then discharging the high-temperature combustor to the outside; A fuel gas generator for supplying to the high-temperature combustor.
低温燃焼器から排出される熱分解ガス中の微粒子を集め
て除去する集塵器を更に含むことを特徴とする請求項1
記載の複合ガス処理システム。2. The apparatus according to claim 1, further comprising a dust collector disposed at an outlet end of the low temperature combustor for collecting and removing fine particles in a pyrolysis gas discharged from the low temperature combustor.
A combined gas treatment system as described.
高温燃焼器から排出される熱分解ガスを水分と接触させ
て浄化する湿式スクラバーを更に含むことを特徴とする
請求項1記載の複合ガス処理システム。3. The scrubber according to claim 1, further comprising a wet scrubber disposed at an outlet end of the high-temperature combustor for purifying a pyrolysis gas discharged from the high-temperature combustor by contacting with moisture. Complex gas treatment system.
及び出口端を有する円筒形のケーシングと、該円筒形の
ケーシングの長手方向に同軸状に配設された円筒形のヒ
ーターエレメントと、前記ケーシングの中央燃焼室内に
燃料ガスを噴出するために該ケーシング入口端に設けら
れ、前記燃料ガス発生器に連結されている燃料噴射ノズ
ルとからなることを特徴とする請求項1記載の複合ガス
処理システム。4. A high temperature combustor comprising: a cylindrical casing having a central combustion chamber, an inlet end and an outlet end; and a cylindrical heater element disposed coaxially in a longitudinal direction of the cylindrical casing. 2. The composite according to claim 1, further comprising a fuel injection nozzle provided at an inlet end of the casing for injecting fuel gas into a central combustion chamber of the casing, and connected to the fuel gas generator. Gas treatment system.
素ガスに分解する電気分解装置を含み、この電気分解装
置は水が満たされた逆火防止タンクを通じて前記高温燃
焼器の燃料噴射ノズルに酸素ガスと水素ガスを供給する
ことを特徴とする請求項4記載の複合ガス処理システ
ム。5. The fuel gas generator includes an electrolyzer for decomposing water into oxygen gas and hydrogen gas, the electrolyzer being provided with a fuel injection nozzle of the high temperature combustor through a flashback prevention tank filled with water. 5. The combined gas processing system according to claim 4, wherein oxygen gas and hydrogen gas are supplied to the gas.
置に連結されて燃料ガスを導入する下側導入口と前記高
温燃焼器の燃料噴射ノズルに連結された上側排出口とを
有することを特徴とする請求項5記載の複合ガス処理シ
ステム。6. The flashback prevention tank has a lower inlet connected to the electrolyzer for introducing fuel gas and an upper outlet connected to a fuel injection nozzle of the high temperature combustor. The composite gas treatment system according to claim 5, wherein
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