KR20030042334A - Method for burning hydrogen gas and system for performing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A system for performing a process for burning hydrogen gas is provided to deal with a large quantity of hydrogen gas by attaching a hydrogen detecting unit and a pressure detecting unit and including a storage receptacle into which the hydrogen gas flows, and to stably burn and exhaust the hydrogen gas even when the density or quantity of the exhausted hydrogen gas varies by adding an apparatus for supplying inert gas to a bypass line in a stable interlock operation. CONSTITUTION: A storage receptacle containing the hydrogen gas is installed in a control unit. A control screen and a measuring panel for determining an operation state of each apparatus are formed in a cabinet installed in the front surface of the control unit. A combustion unit is received in an additional cabinet different from that of the control unit, connected by using a transfer pipe(204,205,206) in which a storage receptacle and a plurality of valves are formed. The combustion unit burns the hydrogen gas in response to an electrical signal output from the control unit. An exhaust hole connected to an exhaust pipe of the combustion unit is connected to a front end of an inflow pipe(201) of the storage receptacle installed in the control unit by using each valve. A bypass pipe(203) exhausts the introduced hydrogen gas in an abnormal operation.

Description

수소 가스 연소 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템{method for burning hydrogen gas and system for performing the same}Method for burning hydrogen gas and system for performing the same

본 발명은 수소 가스 연소방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 시설중 반도체 확산(diffusion) 공정에서 배출되는 적은 용량의 수소배기가스 및 화학 관계 공장으로 부 터 배출되는 대용량의 수소 가스를 안전하게 연소시켜 외부로 배출시키기 위한 수소 가스 연소방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen gas combustion method and a system for performing the same, in particular, a small amount of hydrogen exhaust gas discharged from a semiconductor diffusion process in a semiconductor manufacturing facility and a large amount of hydrogen gas discharged from a chemical related plant. The present invention relates to a hydrogen gas combustion method for safely burning the gas and to discharge it to the outside, and a system for performing the same.

일반적으로 반도체 제조시설중 반도체 확산(diffusion) 공정이나 화학 관련 공장등에서는 수소 가스가 배출된다. 수소 가스가 대기중으로 방출되면 폭발이나 화재 발생의 위험성이 있기 때문에 반도체 공정 및 화학 공정중에 발생하는 수소배기가스는 연소시켜 외기로 배출시키게 된다.In general, hydrogen gas is emitted from a semiconductor diffusion process or a chemical plant in a semiconductor manufacturing facility. When the hydrogen gas is released into the atmosphere, there is a risk of explosion or fire, and the hydrogen exhaust gas generated during the semiconductor process and the chemical process is burned and discharged to the outside air.

도 1은 종래의 수소가스 배출장치의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 수소배기가스 연소시스템은 수소배기가스를 연소실(12)로 배출시켜, 연소실(12)에서 연소용 수소 및 산소 등을 별도로 공급받아 히터 혹은 가열용 램프에 의해 수소 가스를고온으로 연소시키고 연소된 배기가스를 외부로 배출시키는 구성을 갖는다.1 is a view for explaining the structure of a conventional hydrogen gas discharge device, the hydrogen exhaust gas combustion system discharges the hydrogen exhaust gas to the combustion chamber 12, separately supplying hydrogen and oxygen for combustion in the combustion chamber 12, etc. It has a structure which burns hydrogen gas at high temperature by a heater or a heating lamp, and discharges the burned exhaust gas to the outside.

그러나, 종래의 수소 가스 연소장치는 연소실내로 공급된 수소의 혼합 비율이 폭발 한계인 40-75%를 이탈한 경우 연소가 되지 못하고 그대로 배출 되거나, 연소용 산소의 공급이 충분하지 못하면 불완전 연소하여 일부의 수소가 고온의 상태로 외부로 배출되어 화재 발생의 위험성이 있었다.However, the conventional hydrogen gas combustion device is not burned when the mixing ratio of hydrogen supplied into the combustion chamber is out of the explosion limit of 40-75%, or is discharged as it is, or incomplete combustion when the supply of oxygen for combustion is insufficient. Some of the hydrogen was released to the outside at a high temperature, causing a fire.

또한, 연소기 자체의 결함이 발생할 경우 그대로 외부로 수소가스를 방출하거나, 반도체 제조 장비의 작동을 멈추도록 안전인터록을 가동시켜야만 하며 이는 반도체 제품의 품질 및 수율을 저하시키는 요인이 되었으며, 분당 1리터 이하의 소용량만을 처리 할 수 있어서 여러대의 장치를 동시에 접속 할 수 없고 산업용 장비의 분당 500리터 이상의 수소 가스를 처리 할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, if a flaw of the combustor itself occurs, the safety interlock must be operated to release hydrogen gas to the outside or to stop the operation of semiconductor manufacturing equipment, which has deteriorated the quality and yield of semiconductor products. Because it can handle only a small capacity, it is not possible to connect several devices at the same time, there is a problem that can not process more than 500 liters of hydrogen gas per minute of industrial equipment.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 수소감지기 및 압력감지기가 부착되며, 수소가스가 인입되는 저장용기를 구비하여 대용량의 수소가스를 처리하기에 적합하며, 연소실외에 안전 인터록 작동시 바이 패스 라인에 질소 등의 불활성가스를 공급하기 위한 장치를 부가하여 반도체 제조 장비나 산업 설비를 하나 이상의 여러 대를 동시에 접속하여 장기간 혹은 단기적으로 배출된 수소 배기가스의 농도가 변하거나 양이 변하더라도 안전하게 안정적으로 연소 배기시켜, 반도체 및 화학 공장에서의 안전성 및 신뢰성을 달성하기 위한 수소 가스 연소 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, the first object of the present invention is equipped with a hydrogen sensor and a pressure sensor, and equipped with a storage container into which hydrogen gas is introduced, and is suitable for treating a large amount of hydrogen gas. The concentration of hydrogen exhaust gas discharged in the long term or short term by connecting one or more semiconductor manufacturing equipment or industrial equipment at the same time by adding a device for supplying an inert gas such as nitrogen to the bypass line when the safety interlock is operated outside the combustion chamber. The present invention provides a hydrogen gas combustion method for safely and reliably combusting exhaust gas even if the amount is changed or the amount is changed to achieve safety and reliability in semiconductor and chemical plants.

본 발명의 제 2 목적은 상기한 제 1 목적을 수행하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a system for carrying out the first object described above.

도 1은 종래의 수소 가스 연소 시스템의 개략적인 구성도을 나타내기 위한 시스템도이다.1 is a system diagram for showing a schematic configuration diagram of a conventional hydrogen gas combustion system.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 가스 연소 시스템의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.2 is a perspective view for explaining the configuration of a hydrogen gas combustion system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에서 연소기의 내부를 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view illustrating the inside of the combustor in FIG. 2.

도 4는 본 발명에 따른 수소 가스 연소 시스템의 수소 가스 연소 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a hydrogen gas combustion process of the hydrogen gas combustion system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 연소 시스템 102 : 저장용기100: combustion system 102: storage container

110 : 제어장치부 112 : 제어용 화면110: control unit 112: control screen

114 : 측정패널 120 : 연소장치부114: measuring panel 120: combustion unit

121 : 히터 및 열전대 122 : 공급 노즐121: heater and thermocouple 122: supply nozzle

123 : 냉각수 라인 124 : 열교환기123: coolant line 124: heat exchanger

125 : 차단판 126 : 배기관125: blocking plate 126: exhaust pipe

127 : 불꽃감지장치 R : 연소실127: flame detection device R: combustion chamber

130 : 단열재 140 : 유로관130: heat insulating material 140: flow path

150 : 통기구 201 : 인입관150: vent 201: inlet pipe

203 : 바이패스관 204 -206 :이동관203: bypass tube 204 -206: moving tube

208-210 : 수소농도검출센서 V :밸브208-210: Hydrogen concentration detection sensor V: Valve

240 : 점화용수소가스공급관 250 : 압력검출센서240: ignition hydrogen gas supply pipe 250: pressure detection sensor

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such an object,

외부에서 신호가 입력되거나 저장용기의 수소가스가 1000ppm 이상인 경우, 연소실내의 점화용 히터온도가 600℃이상으로 증가시키고, 연소실내로 점화용 수소를 분당 4리터의 압력으로 공급하는 단계;When a signal is input from the outside or the hydrogen gas of the storage container is 1000 ppm or more, increasing the ignition heater temperature in the combustion chamber to 600 ° C. or more and supplying ignition hydrogen to the combustion chamber at a pressure of 4 liters per minute;

불꽃감지장치의 입력신호를 받아, 불꽃감지장치의 입력신호가 제 1 설정치 이상이면, 저장용기로부터 최저 직경의 제 1 관으로 연소실내로 배출되는 수소가스를 공급하는 단계;Receiving an input signal of the flame detection device and supplying hydrogen gas discharged into the combustion chamber from the storage container to the first pipe having the smallest diameter when the input signal of the flame detection device is equal to or greater than the first set value;

불꽃감지장치의 출력이 제 2 설정치 이상이면 중간직경의 제 2 관을 개방하고, 불꽃감지기의 제 3 설정치 이상이면 최대 직경의 제 3 관을 개방하여 연소실내로 공급되는 수소가스의 양을 증가시키는 단계;If the output of the flame detector is greater than or equal to the second set point, the second tube of medium diameter is opened; if the flame detector is greater than or equal to the third set point, the third tube of maximum diameter is opened to increase the amount of hydrogen gas supplied into the combustion chamber. step;

불꽃감지장치의 출력이 제 2 설정치 이상이면 점화용 수소 가스의 공급을 중단하고, 불꽃감지장치의 출력이 제 1설정치 미만이면 점화단계를 수행하는 단계;Stopping the supply of ignition hydrogen gas when the output of the flame detection device is greater than or equal to the second set value, and performing an ignition step when the output of the flame detection device is less than the first set value;

연소실에서 연소되고 배출구를 통하여 배출되는 수소의 농도가 1000ppm 이상이면 배기 블로워의 속도를 1초 간격으로 5%씩 증가시키는 단계; 그리고,Increasing the speed of the exhaust blower by 5% at 1 second intervals if the concentration of hydrogen combusted in the combustion chamber and discharged through the outlet is 1000 ppm or more; And,

전원 공급 차단, 공기 및 불활성 가스의 공급 차단 및 점화용 수소 공급 차단등 이상발생시에 바이패스관을 통해 수소가스를 배출구로 배출시키는 단계를 포함한다.And discharging hydrogen gas to a discharge port through a bypass pipe when an abnormality such as a power supply cutoff, a supply cutoff of air and an inert gas, and a cutoff of a hydrogen supply for ignition occurs.

또한 본 발명에 따른 수소 가스 연소시스템은, 수소가스를 저장하는 저장용기가 내설되며, 제어용 화면 및 각 장치의 동작상태를 판단하기 위한 측정패널이 전면에 형성된 캐비넷에 수납되는 제어장치부;In addition, the hydrogen gas combustion system according to the present invention, the storage unit for storing hydrogen gas, the control device unit is housed in a cabinet having a control screen and a measurement panel for determining the operation state of each device;

제어장치부와 별도의 캐비넷에 수납되며, 저장용기와 다수의 밸브가 형성된 이동관에 의하여 연결되며, 제어장치부에서 출력되는 전기적인 신호에 의하여 수소 가스를 연소하기 위한 연소장치부; 및A combustion device unit which is housed in a separate cabinet from the control unit and connected to the storage container and a moving tube having a plurality of valves, and burns hydrogen gas by an electrical signal output from the control unit; And

연소장치부의 배기관과 연결된 배출구와 제어장치부에 내설된 저장용기의 인입관의 전단부를 각각 밸브를 통하여 연결하며, 이상 발생시에 인입된 수소가스를 배기시키는 바이패스관을 포함한다.It includes a discharge pipe connected to the exhaust pipe of the combustion device unit and the front end of the inlet pipe of the storage vessel in the control unit via a valve, and exhaust pipe for exhausting the introduced hydrogen gas in the event of an abnormality.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면중, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 가스 연소 시스템의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 연소기의 내부를 설명하기 위한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 수소 가스 연소 시스템의 수소 가스 연소 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.Of the accompanying drawings, Figure 2 is a perspective view for explaining the configuration of the hydrogen gas combustion system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view for explaining the interior of the combustor in Figure 2, Figure 4 is the present invention Flow chart for explaining the hydrogen gas combustion process of the hydrogen gas combustion system according to the.

본 발명에 따른 수소 가스의 연소 시스템(100)은 도 1에서 보는 바와 같이, 인입되는 수소가스를 저장하는 저장용기(102)가 내설된 제어장치부(110) 및 제어장치부(110)에 내설된 저장용기(102)와 다수의 밸브(V)가 형성된 이동관(204-206)에 의하여 연결되며, 제어장치부(110)에서 출력되는 전기적인 신호에 의하여 수소 가스를 연소하기 위한 연소장치부(120)가 별도의 캐비넷에 형성된다. 제어장치부(110)에는 수소 가스 연소시 각 장치의 동작을 제어하기 위한 제어용 화면(112)이 전면에 형성되고, 수소 가스 연소시 각 장치의 동작상태를 판단하기 위한 측정패널(114)이 역시 전면에 형성된 구조를 갖는다. 수소가스 연소 시스템(100)을 구성하는 두 부분 즉, 제어장치부(110) 및 연소장치부(120)의 커버(C)의 내측에는 온도가 일정 온도 이하를 유지하도록 단열재(130)가 접합되고, 커버(C) 및 단열재(130)의 사이에는 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 유로관(140)이 형성된다.As shown in FIG. 1, the combustion system 100 of hydrogen gas according to the present invention is installed in the control unit 110 and the control unit 110 in which the storage container 102 for storing the incoming hydrogen gas is built. The storage container 102 and the plurality of valves (V) is connected by a moving tube (204-206) is formed, the combustion device unit for burning hydrogen gas by the electrical signal output from the control unit 110 ( 120 is formed in a separate cabinet. The control unit 110 has a control screen 112 for controlling the operation of each device during hydrogen gas combustion, and the measurement panel 114 for determining the operation state of each device during hydrogen gas combustion is also provided. Has a structure formed on the front. Insulating material 130 is bonded to two parts constituting the hydrogen gas combustion system 100, that is, the control unit 110 and the cover C of the combustion unit 120 to maintain a temperature below a predetermined temperature. , Between the cover (C) and the heat insulator 130 is formed a flow path tube 140 through which the cooling water for cooling.

연소장치부(120)는 도 3에서 보는 바와 같이, 수소가스를 연소하기 위한 불꽃을 제공하는 점화용 히터 및 열전대(121)가 돔형상의 연소실(R)의 하부에 형성되고, 점화용 히터 및 열전대(121)의 하단에는 연소하기 위한 수소 가스를 안정적으로 공급하기 위한 수소 가스 공급 노즐(122)가 형성된다. 점화용 히터 및 열전대(121)의 상부측으로는 연소실(R)내의 연소 온도를 낮추기 위한 냉각수가 흐르는 나선형으로 감겨진 냉각수 라인(123)이 형성된다.As shown in FIG. 3, in the combustion device 120, an ignition heater and a thermocouple 121 are provided under the dome-shaped combustion chamber R, which provides a flame for burning hydrogen gas, and the ignition heater and the thermocouple. A hydrogen gas supply nozzle 122 for stably supplying hydrogen gas for combustion is formed at the lower end of 121. On the upper side of the ignition heater and the thermocouple 121, a spirally wound cooling water line 123 is formed in which cooling water flows to lower the combustion temperature in the combustion chamber R.

연소실(R)의 상단에는 연소실에서 연소후 배출되는 고온의 배출 가스를 배기관(126)을 통하여 유입받아 냉각 시키기 위한 열교환기(124)가 형성되며, 연소실(R)의 내측 상부에는 연소실(R)내의 불꽃이 배기관(126)으로 직접 유입되는 것을 차단하기 위한 차단판(125)이 형성된다. 또한, 연소실(R)의 하부 일측은 통공되어 수소 가스의 연소시에 발생하는 불꽃을 감지하기 위한 불꽃감지장치(127)가 형성된다.A heat exchanger 124 is formed at an upper end of the combustion chamber R to cool the hot exhaust gas discharged after combustion from the combustion chamber through the exhaust pipe 126, and the combustion chamber R is formed at an inner upper portion of the combustion chamber R. A blocking plate 125 is formed to block the flame inside from directly entering the exhaust pipe 126. In addition, the lower side of the combustion chamber (R) is formed through the flame detection device 127 for detecting the flame generated when the hydrogen gas is burned.

본 발명에 따른 수소가스 연소시스템은 수소 가스의 연소시에 수소가 누출되더라도 발화요인을 최대한 차단하도록 전원이 공급되는 제어장치부(110) 및 연소장치부(120)를 별도의 캐비닛으로 구성한다.The hydrogen gas combustion system according to the present invention includes a control unit 110 and a combustion unit 120, which are supplied with power so as to cut off ignition factors as much as possible even when hydrogen is leaked during combustion of hydrogen gas in a separate cabinet.

본 발명에 따른 수소가스 연소 시스템의 연소장치부(120)는 대용량의 수소가스를 안전하게 연소할 수 있도록 전용의 산소가스를 공급하는 대신 공기중의 산소를 활용하기 위하여 커버(C)의 하단에 공기를 공급할 수 있는 다수의 통기구(150)가 형성된다.Combustion unit 120 of the hydrogen gas combustion system according to the present invention air to the bottom of the cover (C) to utilize the oxygen in the air instead of supplying a dedicated oxygen gas to safely burn a large amount of hydrogen gas A plurality of vents 150 are provided that can supply the.

또한, 본 발명에 따른 수소 가스 연소 시스템은 도 4에서 보는 바와 같이, 연소장치부(120)의 배기관(126)과 연결되며 연소된 배기가스가 배기 블로워(102)에 의하여 배출되는 배출구(230)와 제어장치부(110)에 내설된 저장용기(102)의 인입관(201)의 전단부를 연결하는 바이패스관(203)을 형성하여 전원의 차단시나 장치의 이상발생시에 밸브(V)조작에 의하여 인입된 수소가스를 배기시키도록 구성된다. 따라서, 인입관(210)에는 제 1 밸브(V1)가 형성되며, 바이패스관(203)에는 제 2 밸브(V2)가 형성된다.In addition, the hydrogen gas combustion system according to the present invention, as shown in Figure 4, is connected to the exhaust pipe 126 of the combustion device unit 120, the exhaust port 230 is discharged by the exhaust blower 102, the combustion exhaust gas 102 And a bypass pipe 203 which connects the front end of the inlet pipe 201 of the storage container 102 installed in the control device unit 110 to operate the valve V when the power is cut off or an abnormality occurs in the device. And exhausts the introduced hydrogen gas. Therefore, the first valve V1 is formed in the inlet pipe 210, and the second valve V2 is formed in the bypass pipe 203.

제어장치부(110)에 내설된 저장용기(102)와 연소실(R)은 수소가스의 양을 연소상태에 따라 다단으로 공급하기 위하여 각각 제 3내지 제 5 밸브(V3-V5)가 형성된 굵기가 서로 다른 제 1 내지 제 3 공급관(204-206)에 의하여 연결된다. 연소실(R)의 하부로는 점화용 수소가스를 공급하기 위한 점화용수소가스공급관(240)이 제 9밸브(V9)에 의하여 연결된다.The storage vessel 102 and the combustion chamber R built in the control unit 110 have a thickness in which the third to fifth valves V3-V5 are formed to supply the hydrogen gas in multiple stages according to the combustion state. It is connected by different first to third supply pipes (204-206). An ignition hydrogen gas supply pipe 240 for supplying ignition hydrogen gas is connected to the lower portion of the combustion chamber R by a ninth valve V9.

그리고, 저장용기(102)의 외측에는 저장된 수소가스의 압력을 측정하기 위한 압력감지센서(207) 및 수소의 농도를 검출하기 위한 수소농도검출센서(208)이 형성되고, 연소실(R) 및 배출구(130)에도 각각 수소농도검출센서(209, 210)가 형성된다.Then, the pressure sensor 207 for measuring the pressure of the stored hydrogen gas and the hydrogen concentration detection sensor 208 for detecting the concentration of hydrogen is formed on the outside of the storage container 102, the combustion chamber (R) and the outlet Hydrogen concentration detection sensors 209 and 210 are also formed at 130, respectively.

배출구(130)에는 배기압력을 검출하기 위한 압력검출센서(250)가 형성된다.The outlet 130 is formed with a pressure detection sensor 250 for detecting the exhaust pressure.

또한, 본 발명에 따른 수소가스 연소시스템에서는 강제배기시스템의 이상 검출시에 바이패스관(203) 및 저장용기(102)와 연소실(R)에 질소등 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성가스공급관(220)이 각각 제 6내지 제 8밸브(V6-V8)에 의하여 각 장치에 연결된다.In addition, in the hydrogen gas combustion system according to the present invention, an inert gas supply pipe 220 for supplying an inert gas such as nitrogen to the bypass pipe 203 and the storage container 102 and the combustion chamber R when the abnormality of the forced exhaust system is detected. Are connected to the respective devices by sixth to eighth valves V6-V8.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 수소 가스 연소시스템의 상세한 동작을 설명하면 다음과 같다.The detailed operation of the hydrogen gas combustion system according to the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 외부에서 신호가 입력되거나 수소농도검출센서(208)의 감지결과 저장용기(102)에 저장된 수소가스의 1000ppm 이상인 경우, 제어장치부(110)는 연소실(R)내의 점화용 히터(121)에 전원을 인가하여 히터 온도가 수소의 발화점 이상인 600??이상인 경우 점화용수소가스공급관(240)의 제 9밸브(V9)를 열어 연소실(R)내로 점화용 수소를 분당 4리터의 압력으로 공급한다.First, when a signal is input from the outside or the detection result of the hydrogen concentration detection sensor 208 or more than 1000ppm of hydrogen gas stored in the storage container 102, the control unit 110 is the ignition heater 121 in the combustion chamber (R) When the heater temperature is higher than 600 °, which is higher than the ignition point of hydrogen, the ninth valve V9 of the ignition hydrogen gas supply pipe 240 is opened to supply ignition hydrogen to the combustion chamber R at a pressure of 4 liters per minute. do.

제어장치부(110)는 연소실(R)하단의 불꽃감지장치(127)의 입력신호 즉, 점화시 5uA의 입력신호를 받아 연소실에서 점화가 되었는지 확인한다. 연소실(R)의 내부에서 점화가 되었다면 제어장치부(110)는 제 1 밸브(V1) 및 제 3밸브(V3)를 열어 저장용기(102)로부터 가장 적은 직경의 관(204)으로 연소실(R)내로 배출되는 수소가스를 공급한다.The control unit 110 receives an input signal of the flame detection device 127 at the bottom of the combustion chamber R, that is, an input signal of 5 uA during ignition and checks whether the ignition is performed in the combustion chamber. If the ignition is performed in the combustion chamber R, the control unit 110 opens the first valve V1 and the third valve V3 and opens the combustion chamber R from the storage container 102 to the tube 204 having the smallest diameter. Supply hydrogen gas discharged into).

이후에, 불꽃감지장치(127)의 출력이 10uA 이상이면 다음 크기의 직경을 갖는 관(205)의 제 4 밸브를 열고 배출되는 수소가스의 양을 증가시킨다. 이후에 불꽃감지기의 출력이 최대 50uA이면 최대 크기의 직경을 갖는 관(206)의 제 5 밸브(V5)배출되는 수소가스를 최대로 공급한다.Thereafter, when the output of the flame detection device 127 is 10 uA or more, the fourth valve of the pipe 205 having the diameter of the next size is opened to increase the amount of hydrogen gas discharged. Thereafter, when the output of the flame detector is at most 50 uA, the hydrogen gas discharged to the fifth valve V5 of the pipe 206 having the largest diameter is supplied to the maximum.

제어장치부(110)는 불꽃감지장치(127)의 출력이 10uA이상이면 점화용수소가스 공급관(240)의 제 9 밸브(V9)를 닫은 후 불꽃감지기장치(127)의 출력이 현상태를 유지하는 가를 확인한다. 이대, 불꽃감지장치(127)의 출력이 5uA미만이면 제 3내지 제 5밸브(V3-V5)를 모두 닫은 후, 재차 점화를 수행하게 된다.When the output of the flame detection device 127 is 10 uA or more, the control unit 110 closes the ninth valve V9 of the ignition hydrogen gas supply pipe 240, and then the output of the flame detection device 127 maintains the current state. Check that If the output of the flame detection device 127 is less than 5 uA, all of the third to fifth valves V3-V5 are closed and then ignition is performed again.

연소실(R)에서 점화가 이루어지면, 배기 블로워(202)에 의해 연소실(R)내의 불꽃은 상부를 향하게 되며, 배출구(230)에 형성된 수소농도검출센서(210)에서 검출되는 수소의 농도가 1000ppm 이상이면 제어장치부(110)는 배기 블로워(202)의 속도를 1초간격으로 5%씩 증가시킨다.When ignition occurs in the combustion chamber R, the flame in the combustion chamber R is directed upward by the exhaust blower 202, and the concentration of hydrogen detected by the hydrogen concentration detection sensor 210 formed at the outlet 230 is 1000 ppm. If abnormal, the control unit 110 increases the speed of the exhaust blower 202 by 5% at 1 second intervals.

연소실(R)에서 점화가 이루어지면 나선형으로 감겨진 냉각수 라인(123)에 분당 6리터의 냉각수를 흘려 연소실(R)에서 배기되는 배기가스의 온도를 80℃이하로 낮춘다.When ignition occurs in the combustion chamber (R), 6 liters of coolant flows per minute into the spirally wound cooling water line (123) to lower the temperature of the exhaust gas exhausted from the combustion chamber (R) below 80 ° C.

또한, 제어장치부(110)는 전원 공급 차단, 냉각수 공급차단, 공기 및 불활성 가스의 공급 차단, 점화용 수소 공급 차단, 모든 점화용 히터 단선장치, 150℃ 이상의 과온, 화재 등의 장치 이상 시에 제 2밸브(V2) 및 제 6 밸브(V6)를 개방하여 자동적으로 배출된 수소가스를 안전하게 바이패스관(203)을 통해 배출구(230)로 보낸다.In addition, the control unit 110 is a power supply cutoff, coolant supply cutoff, air and inert gas supply cutoff, ignition hydrogen supply cutoff, all ignition heater disconnection device, over 150 ℃ or more, such as when the device abnormalities, such as fire The second valve V2 and the sixth valve V6 are opened to safely discharge the automatically discharged hydrogen gas to the outlet 230 through the bypass pipe 203.

이와 같이 동작하는 본 발명에 따른 수소 가스 연소시스템은 배출된 수소가스를 저장용기(102)에 인입받는 인입관(201)이 0.5kgf/cm2 이상 압력이 올라가지않도록 수소를 배출하는 장치와 연소실(R)사이에 저장 용기(102)를 구비하며, 배출되는 수소 가스의 압력이 0.5kgf/cm2 이상이 될 때, 바이패스관(203)을 통하여 자동적으로 배기 시켜 안정성을 향상시킨다.Hydrogen gas combustion system according to the present invention operates as described above is the apparatus and combustion chamber (R) for discharging hydrogen so that the inlet pipe 201 receiving the discharged hydrogen gas into the storage container 102 does not rise the pressure of more than 0.5kgf / cm2 The storage container 102 is disposed between and, when the pressure of the discharged hydrogen gas is 0.5kgf / cm 2 or more, it is automatically exhausted through the bypass pipe 203 to improve the stability.

또한, 수소 가스의 배출량에 따라 자동적으로 연소될 수소 공급관(204-206)의 제 3 내지 제 5 밸브(V3-V5)를 다단계로 변화 시켜 점화 및 안정적으로 불꽃을 유지시켜 수소가스의 농도나 배출량이 변하여 산소가 부족하여 불완전 연소 된 수소가스의 배출을 막고 안정적으로 연소시킨다.In addition, by varying the third to fifth valves V3-V5 of the hydrogen supply pipes 204-206 to be burned automatically according to the discharge of hydrogen gas in multiple stages, ignition and stable flame are maintained to maintain the concentration or discharge of hydrogen gas. This changes and prevents the release of incompletely burned hydrogen gas due to lack of oxygen and ensures stable combustion.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수소 가스 연소방법 및 이를 수행하기 위한 시스템은 수소가스가 인입되는 저장용기를 구비하여 대용량의 수소가스를 처리하기에 적합하며, 연소실외에 안전 인터록 작동시 바이 패스 라인에 질소 등의 불활성가스를 공급하기 위한 장치를 부가하여 반도체 제조 장비나 산업 설비를 하나 이상의 여러 대를 동시에 접속하여 장기간 혹은 단기적으로 배출된 수소 배기가스의 농도가 변하거나 양이 변하더라도 안전하게 안정적으로 연소 배기시켜, 반도체 및 화학 공장에서의 안전성 및 신뢰성을 확보하는 효과가 있다As described above, the hydrogen gas combustion method according to the present invention and a system for performing the same are equipped with a storage container into which hydrogen gas is introduced, and are suitable for treating a large amount of hydrogen gas, and bypass lines during safety interlock operation outside the combustion chamber. By adding a device for supplying inert gas such as nitrogen to one or more semiconductor manufacturing equipment or industrial equipment at the same time, it is safe and stable even if the concentration or quantity of hydrogen exhaust gas discharged in the long or short term changes. By combustion and exhaust, it is effective to secure safety and reliability in semiconductor and chemical plants.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (11)

ⅰ)외부에서 신호가 입력되거나 저장용기(102)의 수소가스가 1000ppm 이상인 경우, 연소실(R)내의 점화용 히터(121)온도가 600℃이상으로 증가시키고, 상기 연소실(R)내로 점화용 수소를 분당 4리터의 압력으로 공급하는 단계;Iii) When a signal is input from outside or the hydrogen gas of the storage container 102 is 1000 ppm or more, the temperature of the ignition heater 121 in the combustion chamber R is increased to 600 ° C. or more, and the hydrogen for ignition is brought into the combustion chamber R. Feeding at a pressure of 4 liters per minute; ⅱ)상기 단계후에 불꽃감지장치(127)의 입력신호를 받아, 상기 불꽃감지장치(127)의 입력신호가 제 1 설정치 이상이면, 상기 저장용기(102)로부터 최저 직경의 제 1 관(204)으로 연소실(R)내로 배출되는 수소가스를 공급하는 단계;Ii) If the input signal of the flame detection device 127 is received after the step and the input signal of the flame detection device 127 is greater than or equal to the first set value, the first pipe 204 having the smallest diameter from the storage container 102. Supplying the hydrogen gas discharged into the combustion chamber (R) as a result; ⅲ)상기 단계후에, 상기 불꽃감지장치(127)의 출력이 제 2 설정치이상이면 중간직경의 제 2 관(205)을 개방하고, 상기 불꽃감지기의 제 3 설정치이상이면 최대 직경의 제 3 관(206)을 개방하여 상기 연소실(R)내로 공급되는 수소가스의 양을 증가시키는 단계;Iv) After the above step, if the output of the flame detector 127 is greater than or equal to the second set value, the second tube 205 having a medium diameter is opened; Opening 206 to increase the amount of hydrogen gas supplied into the combustion chamber (R); ⅳ)상기 단계의 수행중에 상기 불꽃감지장치(127)의 출력이 상기 제 2 설정치이상이면 점화용 수소 가스의 공급을 중단하고, 상기 불꽃감지장치(127)의 출력이 제 1설정치 미만이면 상기 제 ⅱ단계를 수행하는 단계;Iii) the supply of ignition hydrogen gas is stopped if the output of the flame detection device 127 is greater than or equal to the second set value during the execution of the step; and if the output of the flame detection device 127 is less than the first set value, Performing step ii; ⅴ)상기 단계후에, 연소실(R)에서 연소되고 배출구(230)를 통하여 배출되는 수소의 농도가 1000ppm 이상이면 배기 블로워(202)의 속도를 1초 간격으로 5%씩 증가시키는 단계; 그리고,Iii) after the step, increasing the speed of the exhaust blower 202 by 5% at 1 second intervals if the concentration of hydrogen combusted in the combustion chamber R and discharged through the outlet 230 is 1000 ppm or more; And, ⅵ)상기 단계 수행중에 전원 공급 차단, 공기 및 불활성 가스의 공급 차단 및 점화용 수소 공급 차단등 이상발생시에 바이패스관(203)을 통해 수소가스를 상기 배출구(230)로 배출시키는 단계를 포함하는 수소 가스 연소 방법.Iii) discharging the hydrogen gas to the discharge port 230 through the bypass pipe 203 when an abnormality occurs such as power supply cutoff, air and inert gas cutoff, and ignition hydrogen cutoff during the above step. Hydrogen gas combustion method. 제 1 항에 있어서, 상기 ⅵ단계의 이상발생시에는 상기 바이패스관(203)을 통하여 질소등의 불활성 가스를 혼합하여 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 가스 연소 방법.2. The hydrogen gas combustion method according to claim 1, further comprising mixing and discharging an inert gas such as nitrogen through the bypass pipe (203) when the abnormality occurs in the step (i). 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 설정치는 5uA인 것을 특징으로 하는 수소가스 연소방법.2. The method of claim 1, wherein said first set point is 5 uA. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 설정치는 10uA인 것을 특징으로 하는 수소가스 연소방법.2. The method of claim 1, wherein said second setpoint is 10 uA. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 설정치는 50uA인 것을 특징으로 하는 수소가스 연소방법.The method of claim 1, wherein the first set point is 50uA. 수소가스를 저장하는 저장용기(102)가 내설되며, 제어용 화면(112) 및 각 장치의 동작상태를 판단하기 위한 측정패널(114)이 전면에 형성된 캐비넷에 수납되는 제어장치부(110);A control unit 110 in which a storage container 102 for storing hydrogen gas is internally housed in a cabinet on which a control screen 112 and a measurement panel 114 for determining an operation state of each device are housed; 상기 제어장치부(110)와 별도의 캐비넷에 수납되며, 상기 저장용기(102)와 다수의 밸브(V)가 형성된 이동관(204-206)에 의하여 연결되며, 상기제어장치부(110)에서 출력되는 전기적인 신호에 의하여 수소 가스를 연소하기 위한 연소장치부(120); 및It is stored in a separate cabinet from the control unit 110, is connected to the storage container 102 and the moving tube (204-206) formed with a plurality of valves (V), the output from the control unit 110 Combustion unit 120 for burning the hydrogen gas by the electrical signal that is; And 상기 연소장치부(120)의 배기관(126)과 연결된 배출구(230)와 상기 제어장치부(110)에 내설된 저장용기(102)의 인입관(201)의 전단부를 각각 밸브(V1,V2)를 통하여 연결하며,이상 발생시에 인입된 수소가스를 배기시키는 바이패스관(203)을 포함하는 수소가스 연소시스템.The front end of the discharge port 230 connected to the exhaust pipe 126 of the combustion device 120 and the inlet pipe 201 of the storage container 102 installed in the control device 110 are respectively valves V1 and V2. A hydrogen gas combustion system comprising a bypass pipe (203) connected through the gas and exhausting the hydrogen gas introduced when an abnormality occurs. 제 6항에 있어서, 상기 제어장치부(110) 및 연소장치부(120)가 수납되는 캐비넷의 커버(C)의 내측에는 단열재(130)가 접합되고, 상기 커버(C) 및 상기 단열재(130)의 사이에 냉각수가 흐르는 유로관(140)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수소가스 연소시스템.The method of claim 6, wherein the heat insulating material 130 is bonded to the inside of the cover (C) of the cabinet in which the control unit 110 and the combustion unit 120 is accommodated, the cover (C) and the heat insulating material 130 Hydrogen gas combustion system, characterized in that the flow path tube 140 through which the coolant flows. 제 6항에 있어서, 상기 연소장치부(120)는 돔형상의 연소실(R)의 하부에 향성되어 연소용 불꽃을 제공하는 점화용 히터 및 열전대(121); 상기 점화용 히터 및 열전대(121)의 하단에 형성되어 수소 가스를 안정적으로 공급하기 위한 수소 가스 공급 노즐(122); 상기 점화용 히터 및 열전대(121)의 상부측에 형성되어 상기 연소실(R)내의 연소 온도를 낮추기 위하여 나선형으로 감겨진 냉각수 라인(123); 상기 연소실(R)의 상단에 형성되어 연소 가스를 배출시키기 위한 배기관(126); 상기 배기관(126)의 중앙부에 형성되어 배출 가스를 냉각 시키기 위한 열교환기(124); 상기 연소실(R)의 내측 상부에 형성되어 상기 배기관(126)으로 불꽃이 유입되는 것을차단하기 위한 차단판(125); 및 상기 연소실(R)의 하부 일측에 형성되어 상기 수소 가스의 연소시에 발생하는 불꽃을 감지하기 위한 불꽃감지장치(127)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소가스 연소시스템.The method of claim 6, wherein the combustion unit 120 comprises an ignition heater and thermocouple 121 is directed to the lower portion of the dome-shaped combustion chamber (R) to provide a flame for combustion; A hydrogen gas supply nozzle 122 formed at a lower end of the ignition heater and a thermocouple 121 to stably supply hydrogen gas; A cooling water line 123 formed on an upper side of the ignition heater and the thermocouple 121 and spirally wound to lower the combustion temperature in the combustion chamber R; An exhaust pipe 126 formed at an upper end of the combustion chamber R to discharge combustion gas; A heat exchanger 124 formed at a central portion of the exhaust pipe 126 to cool the exhaust gas; A blocking plate (125) formed at an inner upper portion of the combustion chamber (R) to block a flame from flowing into the exhaust pipe (126); And a flame detection device (127) formed at one lower side of the combustion chamber (R) to detect a flame generated during combustion of the hydrogen gas. 제 6 항 또는 제 8항에 있어서, 상기 저장용기(102)의 외측에는 저장된 수소가스의 압력을 측정하기 위한 압력감지센서(207) 및 수소의 농도를 검출하기 위한 수소농도검출센서(208)가 형성되는 것을 특징으로 하는 수소가스 연소시스템.The pressure sensor 207 for measuring the pressure of the stored hydrogen gas and the hydrogen concentration detection sensor 208 for detecting the concentration of hydrogen are located outside the storage container 102. Hydrogen gas combustion system, characterized in that formed. 제 6 항 또는 제 8항에 있어서, 상기 연소실(R)의 일측 및 배출구(130)에는 수소농도검출센서(209, 210)가 각각 형성되며, 상기 배출구(130)에는 배기압력을 검출하기 위한 압력검출센서(250)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 수소가스 연소시스템.According to claim 6 or 8, Hydrogen concentration detection sensors (209, 210) are formed at one side and the discharge port 130 of the combustion chamber (R), respectively, Pressure for detecting the exhaust pressure in the discharge port (130) Hydrogen gas combustion system, characterized in that the detection sensor 250 is further formed. 제 6 항 또는 제 8항에 있어서, 상기 바이패스관(203) 및 상기 저장용기(102)와 상기 연소실(R)에는 강제배기시스템의 이상 검출시에 질소등 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성가스공급관(220)이 각각 제 6내지 제 8밸브(V6-V8)에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 수소가스 연소시스템.The inert gas supply pipe according to claim 6 or 8, wherein the bypass pipe 203, the storage container 102, and the combustion chamber R are supplied with an inert gas such as nitrogen at the time of abnormality detection of the forced exhaust system. Hydrogen gas combustion system, characterized in that 220 is connected by sixth to eighth valves (V6-V8), respectively.
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