JP2008039280A - Flame retardant decomposition burner - Google Patents
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Abstract
【課題】SiH4、Si2H6、TEOS、SiF4などのように、燃焼分解により粉体(SiO2等)を生成するシラン系物質およびCF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスに対して、高い燃焼分解効率のもとで無害化処理することができ、かつ処理効率を低下させることなく長時間運転を継続することを可能な難燃性物質分解バーナを提供する。
【解決手段】一端が閉じている燃焼筒体2の周側壁に、燃焼筒体内に火炎を形成するための複数個の燃焼バーナ50と、燃焼筒体内に難燃性物質を含むプロセス排ガスを導入する複数個のプロセス排ガス導入ポート60とを取り付ける。各燃焼バーナ50はそれぞれの噴出火炎fが燃焼筒体2の中心軸線L上のほぼ同じ点P1aで収束できるように軸線L1を下流側に傾斜させて取り付けられ、各プロセス排ガス導入ポート60はその軸線L2の延長線が前記噴出火炎fの収束域よりも上流側の点P2において燃焼筒体2の中心軸線L上のほぼ同じ点で交わるように軸線L2を下流側に傾斜させて取り付ける。
【選択図】図2A silane-based material that generates powder (SiO 2 or the like) by combustion decomposition, such as SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS, or SiF 4 , and a fluorocarbon-based difficulty such as CF 4 , SF 6 , or NF 3. Flame-retardant material decomposition that can be detoxified with high combustion decomposition efficiency for process exhaust gas containing flammable materials and can continue operation for a long time without reducing the processing efficiency Provide a burner.
SOLUTION: A plurality of combustion burners 50 for forming a flame in a combustion cylinder and a process exhaust gas containing a flame-retardant substance are introduced into a peripheral side wall of the combustion cylinder 2 with one end closed. A plurality of process exhaust gas introduction ports 60 are attached. Each combustion burner 50 is attached with its axis L1 inclined to the downstream side so that each jet flame f can converge at substantially the same point P1a on the center axis L of the combustion cylinder 2, and each process exhaust gas introduction port 60 has its The extension of the axis L2 is attached by inclining the axis L2 to the downstream side so that the extension line of the axis L2 intersects at substantially the same point on the central axis L of the combustion cylinder 2 at the point P2 upstream from the convergence region of the ejection flame f.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は難燃性物質分解バーナに関し、特に、半導体製造工程、液晶製造工程、太陽電池製造工程あるいは廃棄トランス内の気体処理工程等で排出されるプロセス排ガスに含まれる、成膜原料であるシラン系物質(SiH4、Si2H6、TEOS(Si(OC2H5)4)、SiF4など)およびクリーニングまたエッチングで使用されるフロン系の難分解性物質(CF4、SF6、C2F6、C3F8、C4F8、CHF3、NF3など)を同時に高効率で燃焼分解するのに好適な難燃性物質分解バーナに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flame retardant decomposition burner, and in particular, a silane that is a film forming raw material contained in a process exhaust gas discharged in a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process, a solar cell manufacturing process, a gas processing process in a waste transformer, or the like. Substances (SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), SiF 4, etc.) and Freon-based hardly decomposable substances (CF 4 , SF 6 , C used in cleaning or etching) 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CHF 3 , NF 3 and the like).
半導体製造工程、液晶製造工程、太陽電池製造工程あるいは廃棄トランス内の気体処理工程等から排出されるプロセス排ガスには、多くの種類の有害物質が含まれている。そのような有害物質を無害化処理して大気に放出するために種々の排ガス処理装置が提案されている。 Many kinds of harmful substances are contained in process exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process, a solar cell manufacturing process, a gas processing process in a waste transformer, or the like. Various exhaust gas treatment apparatuses have been proposed to detoxify such harmful substances and release them into the atmosphere.
例えば、特許文献1には、難燃性物質を含むプロセス排ガスを効果的に燃焼分解処理することを目的とした排ガス除害装置が記載されており、そこでは、上端を閉鎖した上下に延びる燃焼筒体の周側壁に、上流側にプロセス排ガスの導入ポートを、その軸心が燃焼筒体の中心軸と直交する面に平行な方向となるように配置し、下流側に複数個の燃焼バーナを、そのバーナ噴出方向を燃焼筒体中心軸と直交する面に対して傾斜状にかつ燃焼筒体に想定した仮想円の接線に一致する向きに配置し、それにより、プロセス排ガスが高熱になる広い燃焼領域で滞留する時間を長くして、難燃性物質を含むプロセス排ガスの熱分解を促進し除害するようにしている。
For example,
特許文献2には、図5aに平面図を、図5bに断面図を示すように、燃焼筒体2の上端を閉塞壁3により閉鎖すると共に、該閉塞壁3には、難燃物質を含むプロセス排ガスを噴出するプロセス排ガス導入ポート40を燃焼筒体2の中心軸線Lと一致するように取り付け、さらに、中心軸線Lから同心円上の位置に複数個の燃焼バーナ50とを取り付けると共に、前記複数個の燃焼バーナ50はそれぞれの噴出火炎fが燃焼筒体2の中心軸線L上のほぼ同じ点で収束できるように軸線を下流側に傾斜させて取り付けるようにした難燃性物質分解バーナ10が記載されている。
In
この難燃性物質分解バーナ10では、複数個の燃焼バーナ50からの噴出火炎fが燃焼筒体2の中心軸線L上のほぼ同じ点で収束することにより、火炎が収束した領域には高温の燃焼領域Sが形成される。そして、プロセス排ガス導入ポート40からのプロセス排ガスはその領域Sを確実に通過していくので、排ガス中の難燃性物質の燃焼分解処理は効果的に進行し、燃焼分解温度の高いCF4やSF6であっても高い分解率が得られる。
本発明者らは、例えば半導体製造工程から排出されるプロセス排ガスを、特許文献2に記載される形態の難燃性物質分解バーナを用いて燃焼分解処理する実験を継続して行ってきているが、その過程で、上記難燃性物質分解バーナは、燃焼室上部の閉塞壁3に、難燃物質を含むプロセス排ガスを噴出するプロセス排ガス導入ポート40と複数個の燃焼バーナ50とを取り付ける構成であることから、両者は位置的に近接せざるを得ず、導入されるプロセス排ガスはすぐに高温で処理されて除害効率が高まる反面、除害処理すべきプロセス排ガスが、SiH4、Si2H6、TEOS(Si(OC2H5)4)やSiF4のようなシラン系物質を多く含むときに、燃焼バーナ50の近傍で、燃焼生成物として、SiO2の粉体(シリカ粉)が生成しやすいことを経験した。このような粉体の形成は、燃焼筒体やバーナ先端部に付着堆積しやすく、プロセス排ガス導入ポート40や燃焼バーナ50に粉体詰まりなどを引き起こす恐れがある。粉体詰まり等が生じると、燃焼バーナ50からの燃料の供給に支障をきたして燃焼状態を悪化させ、最悪の場合には失火に至る恐れがあるので、回避しなければならない。また、プロセス排ガス導入ポート40内でも燃焼生成物である粉体が形成され塊状化することも考えられる。
For example, the present inventors have continuously conducted an experiment in which a process exhaust gas discharged from a semiconductor manufacturing process is subjected to a combustion decomposition process using a flame retardant substance decomposition burner described in
半導体製造工程あるいは液晶製造工程で使用するプロセスガスの量は基板サイズの大きさにほぼ比例する。近年、半導体製造分野ではウエハーサイズが200mmから300mmへ移行しつつあり、また、液晶製造分野では基板ガラスサイズが第5世代から第6世代へ、第6世代から第7世代へと移行しつつある。それに伴い、使用するプロセスガスの量が著しく増加し、当然ながら使用されるシラン系物質の量も増加し、その燃焼生成物として、SiO2の粉体(シリカ粉)の排出量も増加してきている。そのために、前記したSiO2の粉体(シリカ粉)による障害が発生するのを効果的に回避することが、難燃性物質分解バーナでの大きな課題となっている。 The amount of process gas used in the semiconductor manufacturing process or the liquid crystal manufacturing process is substantially proportional to the size of the substrate. In recent years, in the semiconductor manufacturing field, the wafer size is shifting from 200 mm to 300 mm, and in the liquid crystal manufacturing field, the substrate glass size is shifting from the fifth generation to the sixth generation, and from the sixth generation to the seventh generation. . Along with this, the amount of process gas used has increased remarkably, and naturally the amount of silane-based substances used has increased, and the amount of SiO 2 powder (silica powder) discharged has increased as a combustion product. Yes. Therefore, it is a big problem in the flame-retardant substance decomposition burner to effectively avoid the occurrence of the trouble due to the above-mentioned SiO 2 powder (silica powder).
また、本発明者らは、処理すべきプロセス排ガス量が大きくなると、1つのプロセス排ガス導入ポート40から燃焼室内に送り込まれるプロセス排ガスの流速が大きくなって、収束している火炎をプロセス排ガスが押し開くようにして通過してしまうことから、燃焼分解効率が低下することも経験した。
In addition, when the amount of process exhaust gas to be processed increases, the present inventors increase the flow rate of process exhaust gas fed from one process exhaust
特許文献1に記載の排ガス除害装置では、燃焼筒体の周側壁に燃焼バーナを配置する構成であり、SiO2のような燃焼生成物が飛散して燃焼バーナ内に侵入するのをある程度は抑制することができる。また、上流側にプロセス排ガスの導入ポートを配置し、その下流側に燃焼バーナを配置する構成であることから、プロセス排ガス導入ポートと燃焼火炎との距離を十分に確保することができ、プロセス排ガス導入ポートの近傍を低温域としておくことができることから、プロセス排ガス導入ポート内およびその近傍で燃焼生成物が生成されるのをある程度は回避できることが期待される。
In the exhaust gas abatement apparatus described in
しかし、特許文献1に記載の形状の排ガス除害装置では、プロセス排ガス導入ポートは、その軸心が燃焼筒体の中心軸と直交する面に平行な方向に配置されており、プロセス排ガスにSiO2のような粉体が当初から含まれている場合や、プロセス排ガス導入ポート内で燃焼生成物が生成された場合に、ポート内に滞留して塊状化し、プロセス排ガスの流れを阻害する要因となる恐れがある。前記したように、使用するプロセスガスの量が著しく増加する傾向にある状況下では、排出されるプロセス排ガスにSiO2のような粉体が当初から含まれている場合が多くなりつつあり、粉体のプロセス排ガス導入ポート内滞留は十分に起こり得る。
However, in the exhaust gas abatement apparatus having the shape described in
さらに、特許文献2に記載のように、プロセス排ガス導入ポートを燃焼筒体の中心軸線に一致する方向に取り付ける場合と比較して、プロセス排ガス導入ポートが燃焼筒体の中心軸と直交する面に平行な方向に配置されている場合には、燃焼火炎の形状が乱れ、高温領域生成が限定されるという理由から、燃焼分解処理効率が低下する。
Furthermore, as described in
さらに、特許文献1に記載の形状の排ガス除害装置では、バーナ火炎の噴出方向が燃焼筒体に想定した仮想円の接線に一致する向きであり、複数の火炎が一箇所に収束する領域が存在しないことから、十分に高温の燃焼分解処理領域が形成され難く、CF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスについては、十分な処理効率が得られない。
Furthermore, in the exhaust gas abatement apparatus having the shape described in
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、SiH4、Si2H6、TEOS、SiF4などのように燃焼分解により粉体(SiO2等)を生成するシラン系物質およびCF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスに対しても、高い燃焼分解処理効率を確保することができ、かつ処理効率を低下させることなく運転を継続することが可能な、さらに改良された難燃性物質分解バーナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a silane-based material that generates powder (SiO 2 or the like) by combustion decomposition, such as SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS, SiF 4, and the like. High combustion decomposition treatment efficiency can be secured even for process exhaust gas containing chlorofluorocarbon-based flame retardants such as CF 4 , SF 6 , and NF 3 , and the operation is continued without lowering the treatment efficiency. It is an object of the present invention to provide a further improved flame retardant decomposition burner that is possible.
本発明による難燃性物質分解バーナは、一端が閉じている燃焼筒体と、燃焼筒体内に火炎を形成するための複数個の燃焼バーナと、燃焼筒体内に難燃性物質を含むプロセス排ガスを導入する複数個のプロセス排ガス導入ポートと、を少なくとも備え、各燃焼バーナと各プロセス排ガス導入ポートは共に燃焼筒体の周側壁に取り付けられている難燃性物質分解バーナであって、前記複数個の燃焼バーナはそれぞれの噴出火炎が燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で収束できるように軸線を下流側に傾斜させて燃焼筒体の周側壁に取り付けられており、前記複数個のプロセス排ガス導入ポートはその軸線の延長線が前記噴出火炎の収束域よりも上流側において燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で交わるように軸線を下流側に傾斜させて燃焼筒体の周側壁に取り付けられていることを特徴とする。 A flame retardant decomposition burner according to the present invention includes a combustion cylinder whose one end is closed, a plurality of combustion burners for forming a flame in the combustion cylinder, and a process exhaust gas containing the flame retardant in the combustion cylinder. Each combustion burner and each process exhaust gas introduction port is a flame retardant substance decomposition burner attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder, Each of the combustion burners is attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder with the axis inclined to the downstream side so that the respective jet flames can converge at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder. The process exhaust gas introduction port has a combustion cylinder whose axis is inclined downstream so that the extension of the axis intersects at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder upstream of the convergence region of the jet flame Characterized in that attached to the peripheral side wall.
本発明による難燃性物質分解バーナでは、燃焼バーナとプロセス排ガス導入ポートは共に燃焼筒体の周側壁に取り付けられており、それらが燃焼筒体の上部閉塞壁に取り付けられている形態の難燃性物質分解バーナと比較して、燃焼生成物である粉体によってポートあるいはバーナに閉塞障害が生じる程度は少ない。 In the flame-retardant material decomposition burner according to the present invention, the combustion burner and the process exhaust gas introduction port are both attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder, and the flame retardant is in the form of being attached to the upper closed wall of the combustion cylinder. Compared to the burner for burned substance, the degree of clogging of the port or burner is less due to the powder as the combustion product.
さらに、複数個のプロセス排ガス導入ポートは、その軸線の延長線が噴出火炎の収束域よりも上流側において燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で交わるように軸線を下流側に傾斜させて燃焼筒体の周側壁に取り付けられているので、プロセス排ガス導入ポートをその軸心が燃焼筒体の中心軸と直交する面に平行な方向となるように配置した形態の難燃性物質分解バーナと比較して、発生する粉体がポート内に滞留して塊状化するのを効果的に阻止することができる。また、この構造によって、火炎とプロセス排ガス導入ポート出口の距離を所要に確保することも可能となり、プロセス排ガス導入ポートの出口近傍において燃焼生成物(シリカ粉等)が生成されるのを効果的に防止することができる。それによって、プロセス排ガス導入ポートおよびバーナに粉体による流路障害等が生じるのを効果的に阻止することができる。 Further, the plurality of process exhaust gas introduction ports are inclined at the downstream side so that the extended line of the axial line intersects at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder upstream from the convergence region of the ejection flame. Since it is attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder, the process exhaust gas introduction port is arranged in such a manner that its axial center is in a direction parallel to a plane orthogonal to the central axis of the combustion cylinder. As compared with, it is possible to effectively prevent the generated powder from staying in the port and agglomerating. This structure also makes it possible to secure the required distance between the flame and the process exhaust gas introduction port outlet, and it is effective to generate combustion products (silica powder, etc.) near the outlet of the process exhaust gas introduction port. Can be prevented. Accordingly, it is possible to effectively prevent the process exhaust gas introduction port and the burner from causing a channel failure due to powder.
さらに、プロセス排ガス導入ポートはその軸線を下流側に傾斜させて燃焼筒体の周側壁に取り付けられているので、ポート出口における断面積が傾斜させた角度に応じて楕円状に大きくなり、結果として、ガス流速を緩やかに低下させてスムーズにプロセス排ガスを燃焼筒体内に導入することができる。そのために、燃焼火炎形状変化に与える影響を少なくすることができる。 Furthermore, since the process exhaust gas introduction port is attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder with its axis inclined to the downstream side, the cross-sectional area at the port outlet increases in an elliptical shape according to the angle of inclination, and as a result The process exhaust gas can be smoothly introduced into the combustion cylinder by gradually reducing the gas flow rate. Therefore, the influence on the combustion flame shape change can be reduced.
この効果をさらに大きくするために、プロセス排ガス導入ポートを、その断面積が燃焼筒体内への出口部に向けて次第に拡大する部分を有するように構成することもできる。それによって、プロセス排ガス導入ポートに粉体による流路障害等が生じるのをさらに効果的に阻止することができる。 In order to further increase this effect, the process exhaust gas introduction port may be configured to have a portion whose cross-sectional area gradually increases toward the outlet portion into the combustion cylinder. As a result, it is possible to more effectively prevent the process exhaust gas introduction port from causing a flow path failure due to powder.
本発明による難燃性物質分解バーナでは、複数個の燃焼バーナはそれぞれの噴出火炎が燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で収束できるように軸線を下流側に傾斜させて、前記のように燃焼筒体の周側壁に取り付けられており、火炎が収束した領域周辺には高温の燃焼領域が形成される。また、プロセス排ガスは、複数個備えられたプロセス排ガス導入ポートから燃焼筒体内に導入されるので、流速を大きくすることなく該高温の燃焼領域に向けて、その上方から侵入することができる。それにより、プロセス排ガスに混入するSiH4、Si2H6、TEOS、SiF4などのシラン系物質およびCF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質の燃焼分解は高い効率で進行する。さらに、複数個のプロセス排ガス導入ポートは、燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で交わるように軸線を下流側に傾斜させて配置されるので、前記のように、初速を大きくすることなく、かつ燃焼火炎に大きな乱れを生じさせることなく侵入することができ、この点からもフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスの高い燃焼分解効率が得られる。また、プロセス排ガスが燃焼筒体の壁面領域に沿って、すなわち燃焼室の低温領域を通過して流下する現象をなくすこともできるので、このことからも燃焼分解効率の低下を阻止することができる。 In the flame-retardant material decomposition burner according to the present invention, the plurality of combustion burners are inclined with respect to the downstream side so that the respective jet flames can converge at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder, as described above. Is attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder, and a high-temperature combustion region is formed around the region where the flame has converged. In addition, since the process exhaust gas is introduced into the combustion cylinder from a plurality of process exhaust gas introduction ports, the process exhaust gas can enter the high temperature combustion region from above without increasing the flow velocity. As a result, combustion decomposition of silane-based materials such as SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS, and SiF 4 mixed with process exhaust gas and Freon-based flame retardant materials such as CF 4 , SF 6 , and NF 3 proceeds with high efficiency. To do. Further, since the plurality of process exhaust gas introduction ports are arranged with the axis inclined to the downstream side so as to intersect at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder, as described above, without increasing the initial speed. In addition, it is possible to enter the combustion flame without causing great disturbance, and also from this point, high combustion decomposition efficiency of the process exhaust gas containing the fluorocarbon flame retardant can be obtained. In addition, it is possible to eliminate the phenomenon that the process exhaust gas flows down along the wall surface region of the combustion cylinder, that is, through the low temperature region of the combustion chamber. This also prevents a decrease in combustion decomposition efficiency. .
本発明による難燃性物質分解バーナにおいて、各燃焼バーナおよび各プロセス排ガス導入ポートの軸線の傾斜角度は、燃焼筒体の中心軸線に対して15度〜60度の範囲であることが好ましい。本発明者らの実験では、各燃焼バーナの軸線の傾斜角度は30度前後が好ましく、各プロセス排ガス導入ポートの軸線の傾斜角度は45度前後が好ましい。このように角度を選択することにより、より高い燃焼分解効率を得ることができた。燃焼バーナの傾斜角度が60度より大きいと、プロセス排ガス導入ポートの近傍を高温化してSiO2の生成を促進するので好ましくなく、傾斜角度が15度より小さいと、火炎が燃焼筒体内面に接近し過ぎて燃焼筒体の熱損傷が進行しやすくなるので好ましくない。また、各プロセス排ガス導入ポートの軸線の傾斜角度が15度程度より小さくなると、火炎より上方のスペースが大きくなりすぎ、難燃性物質分解バーナがいたずらに長尺化するので好ましくない。また、60度より大きくなると各プロセス排ガス導入ポートから入り込むプロセス排ガスが乱流を形成するので好ましくない。 In the flame-retardant substance decomposition burner according to the present invention, the inclination angle of the axis of each combustion burner and each process exhaust gas introduction port is preferably in the range of 15 to 60 degrees with respect to the central axis of the combustion cylinder. In the experiments by the present inventors, the inclination angle of the axis of each combustion burner is preferably around 30 degrees, and the inclination angle of the axis of each process exhaust gas introduction port is preferably around 45 degrees. By selecting the angle in this way, higher combustion decomposition efficiency could be obtained. If the inclination angle of the combustion burner is larger than 60 degrees, it is not preferable because the vicinity of the process exhaust gas introduction port is heated to promote the generation of SiO 2. If the inclination angle is smaller than 15 degrees, the flame approaches the inner surface of the combustion cylinder. This is not preferable because thermal damage of the combustion cylinder easily proceeds. Further, if the inclination angle of the axis of each process exhaust gas introduction port is smaller than about 15 degrees, the space above the flame becomes too large, and the flame-retardant material decomposition burner becomes unnecessarily long. On the other hand, if it exceeds 60 degrees, the process exhaust gas entering from each process exhaust gas introduction port forms a turbulent flow, which is not preferable.
本発明による難燃性物質分解バーナにおいて、各燃焼バーナはメンテナンスを容易にするために、燃焼筐体から脱着自在であることが好ましい。燃焼バーナを脱着自在にする方法は、例えば燃焼筐体側に鞘管部を設けその中に燃焼バーナ本体を差し込んで、クランプ形継手など工具を使用せずに脱着できる継手で取り付ける手段などが考えられる。 In the flame-retardant material decomposition burner according to the present invention, each combustion burner is preferably detachable from the combustion casing in order to facilitate maintenance. As a method for making the combustion burner detachable, for example, a means for attaching a sheath tube portion on the combustion housing side and inserting the combustion burner main body into it and attaching it with a joint that can be attached and detached without using a tool such as a clamp-type joint can be considered. .
本発明による難燃性物質分解バーナにおいて、好ましくは、燃焼筒体の内壁面に沿って回動するスクレーパがさらに備えられる。それにより、シラン系物質から燃焼分解によりSiO2(シリカ粉)が生成される場合に、燃焼筒体の内面に付着する燃焼生成物としての粉体を掻き落とすことができ、難燃性物質分解バーナの性能低下を阻止することができる。本発明による難燃性物質分解バーナでは、燃焼筒体の上端側を閉鎖する蓋部材を利用してスクレーパを容易に取り付けることができ、また、蓋部材は、難燃性物質分解バーナの構成上、燃焼火炎から離れた位置にあるので、スクレーパの駆動機構等が熱により損傷するのも効果的に回避できる。また、蓋部材の軽量化も可能であり、メンテナンス時に蓋部材を開放して燃焼筒体の内部を補修すること等が容易となる。 The flame retardant substance decomposition burner according to the present invention preferably further includes a scraper that rotates along the inner wall surface of the combustion cylinder. As a result, when SiO 2 (silica powder) is generated from the silane-based material by combustion decomposition, the powder as the combustion product adhering to the inner surface of the combustion cylinder can be scraped off, and the flame-retardant material decomposition It is possible to prevent the burner from degrading. In the flame retardant substance decomposition burner according to the present invention, a scraper can be easily attached using a lid member that closes the upper end side of the combustion cylinder, and the lid member is on the structure of the flame retardant substance decomposition burner. Further, since it is located away from the combustion flame, it is possible to effectively avoid damage to the drive mechanism of the scraper due to heat. Moreover, the weight of the lid member can be reduced, and it is easy to repair the inside of the combustion cylinder by opening the lid member during maintenance.
本発明による難燃性物質分解バーナにおいて、好ましくは、燃焼筒体の内壁に沿うようにして耐熱性金属からなる内筒を備えるようにし、スクレーパは前記内筒の内壁面に沿って回動するようにされる。このような耐熱性金属からなる内筒を備えることにより、耐火煉瓦あるいはキャスタブルと通称されている不定形耐火材で通常は作られる燃焼筒体の内壁面が熱損傷するのを回避することができ、難燃性物質分解バーナの長寿命化を図ることができる。また、耐熱性金属からなる内筒が熱損傷等を受けた場合には、内筒のみを交換することで、再び難燃性物質分解バーナとして使用することができる。内筒の材質はSUS310Sやインコネル等の耐熱性金属あるいは窒化珪素や炭化珪素などのセラミックスが好適である。 In the flame-retardant substance decomposition burner according to the present invention, preferably, an inner cylinder made of a heat-resistant metal is provided along the inner wall of the combustion cylinder, and the scraper rotates along the inner wall surface of the inner cylinder. To be done. By providing an inner cylinder made of such a heat-resistant metal, it is possible to avoid thermal damage to the inner wall surface of the combustion cylinder that is usually made of an irregular refractory material commonly called refractory brick or castable. In addition, the life of the flame retardant decomposition burner can be extended. In addition, when the inner cylinder made of a heat-resistant metal is damaged by heat or the like, it can be used again as a flame-retardant substance decomposition burner by replacing only the inner cylinder. The material of the inner cylinder is preferably a heat resistant metal such as SUS310S or Inconel, or a ceramic such as silicon nitride or silicon carbide.
本発明による難燃性物質分解バーナは、複数個のプロセス排ガス導入ポートを備えており、並列に設置された複数の製造あるいは処理装置または一台で複数のチャンバーを有する製造あるいは処理装置からチャンバーごとに排出されるプロセス排ガスを同時処理する場合であっても、その製造あるいは処理装置またはチャンバーの数だけのプロセス排ガス導入ポートを設置することにより、燃焼筒体より上流でプロセス排ガス同士が合流するのを阻止することができるので、プロセス排ガスの混合による危険性も排除することができる。 The flame retardant substance decomposition burner according to the present invention includes a plurality of process exhaust gas introduction ports, and includes a plurality of manufacturing or processing apparatuses installed in parallel or a single unit having a plurality of chambers. Even if the process exhaust gas discharged at the same time is processed at the same time, the process exhaust gas can be joined upstream from the combustion cylinder by installing as many process exhaust gas introduction ports as the number of manufacturing or treatment equipment or chambers. Therefore, the danger due to mixing of the process exhaust gas can be eliminated.
本発明による難燃性物質分解バーナにおいて、その処理すべきプロセス排ガスに特に制限はないが、プロセス排ガスが、半導体製造工程、液晶製造工程、太陽電池製造工程あるいは廃棄トランス内の気体処理工程から排出されるSiH4、Si2H6、TEOSやSiF4のようなシラン系物質と共にCF4、SF6、NF3のようなフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスである場合に、本発明による難燃性物質分解バーナは特に有効に機能する。 In the flame retardant decomposition burner according to the present invention, the process exhaust gas to be processed is not particularly limited, but the process exhaust gas is discharged from a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process, a solar cell manufacturing process, or a gas processing process in a waste transformer. In the case of a process exhaust gas containing a chlorofluorocarbon flame retardant material such as CF 4 , SF 6 and NF 3 together with a silane material such as SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS and SiF 4. The flame retardant decomposition burner works particularly effectively.
本発明による難燃性物質分解バーナによれば、半導体製造工程、液晶製造工程、太陽電池製造工程あるいは廃棄トランス内の気体処理工程等で排出される、SiH4、Si2H6、TEOS、SiF4などのような燃焼分解により粉体(SiO2等)を生成するシラン系物質と同時にCF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスに対して、高い燃焼分解効率のもとで無害化処理することが可能となる。また、処理効率を低下させることなく長時間運転を継続することを可能となる。 According to the flame retardant decomposition burner according to the present invention, SiH 4 , Si 2 H 6 , TEOS, SiF discharged in a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process, a solar cell manufacturing process, a gas processing process in a waste transformer, or the like. 4 relative to the combustion decomposed by the powder process exhaust gas containing CFC-based flame retardant materials such as CF 4, SF 6, NF 3 at the same time as the silane-based material to produce a (SiO 2, etc.), such as, high combustion decomposition It becomes possible to perform the detoxification process with efficiency. In addition, it is possible to continue operation for a long time without lowering the processing efficiency.
以下、本発明による難燃性物質分解バーナの一形態について図面を参照しながら説明する。図1は難燃性物質分解バーナ1の一例を示しており、図1aは平面図、図1bは図1aのb−b線による断面図である。図2は本発明による難燃性物質分解バーナにおける火炎の形成とプロセス排ガスの導入位置とを模式的に説明している。
Hereinafter, an embodiment of the flame retardant substance decomposition burner according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a flame retardant
バーナ1は、円筒形の燃焼筒体2と、該燃焼筒体2の一方端を閉鎖する蓋部材3とを備える。この例において、燃焼筒体2は、不定形耐火材からなる筒本体21と、それを外側から覆う耐熱性金属で作られる外筒22と、SUS310Sやインコネルのような耐熱性金属で作られる内筒23とで構成される。内筒23は、筒本体21の内壁に沿うようにして配置され、好ましくは、内筒23と筒本体21の内壁面との間に僅かに隙間24が形成されるようにする。また、好ましくは、内筒23は、筒本体21から容易に着脱できる状態で、適宜の手段により筒本体21に装着する。燃焼筒体2の下方側開放端は、従来のこの種のバーナと同様に適宜の管路を介して吸引ブロアに接続されるか、水スクラバー等に接続される。
The
燃焼筒体2の上端には適宜の内フランジ25が形成され、そこに、止めボルト31等の手段により、前記蓋部材3が着脱可能に取り付けられる。蓋部材3の中央には貫通孔32が形成されており、メンテナンス時あるいは後記するスクレーパ70の取り付けに利用される。通常はキャップ33により封鎖されている。
An appropriate
燃焼筒体2には、複数個の燃焼バーナ50が等しい間隔をおいて、着脱自在に取り付けられる。図示の例では、3個の燃焼バーナ50が120度の間隔で取り付けてあるが、2個以上であれば任意である。各燃焼バーナ50は、その軸線L1の延長線が燃焼筒体2の中心軸線L上のほぼ同じ点P1で交叉するように所定の角度α(好ましくは、15度〜50度の範囲、より好ましくは30度)で下向きに傾斜して取り付けられており、それにより、図2に示すように、それぞれの噴出火炎fは燃焼筒体2の中心軸線L上のほぼ同じ点P1aで収束するようになる。そして、火炎fが収束した領域周辺には、高温の燃焼領域Sが形成される。
A plurality of
燃焼筒体2には、さらに、複数個のプロセス排ガス導入ポート60が等しい間隔をおいて形成される。図示の例では、3個のプロセス排ガス導入ポート60が、それぞれ燃焼バーナ50間の中間位置となるようにして、120度の間隔で取り付けてある。各プロセス排ガス導入ポート60は、その軸線L2の延長線が、前記した噴出火炎fの収束域よりも上流側の位置P2において、燃焼筒体2の中心軸L上のほぼ同じ点で交わるように所定の角度β(好ましくは15度〜50度の範囲、より好ましくは45度)で下流側に傾斜して形成される。プロセス排ガス導入ポート60には、管路61を介して、例えば半導体製造装置等からのプロセス排ガスが導入される。
In the
プロセス排ガスの燃焼処理に際しては、各燃焼バーナ50に燃焼火炎fが形成されている状態で、各プロセス排ガス導入ポート60からプロセス排ガスGを燃焼筒体2内に導入する。各プロセス排ガス導入ポート60は下向きに角度βで傾斜しているので、プロセス排ガスG中にSiO2のような粉体が含まれている場合でも、粉体は管路61およびプロセス排ガス導入ポート60内に滞留することなく、燃焼筒体2内に入り込む。
During the combustion treatment of the process exhaust gas, the process exhaust gas G is introduced into the
プロセス排ガスGは、下流側へ傾斜した姿勢で燃焼筒体2の中心軸L上のほぼ同じ点で交わるように各プロセス排ガス導入ポート60から噴出するので、大きな乱流を引き起こすことなく燃焼筒体2の中心軸Lを中心に合流する。合流したプロセス排ガスGは、火炎fが収束した領域に形成される高温の燃焼領域Sに向けて、その上方から侵入する。それにより、プロセス排ガスGに混入するSiH4、Si2H6、TEOS、SiF4などのシラン系物質およびCF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質の燃焼分解は高い効率で進行する。燃焼分解処理済みのプロセス排ガスGは燃焼筒体2の下端から流出する。
Since the process exhaust gas G is ejected from each process exhaust
燃焼分解の過程で、SiO2等のような粉体物質が生成される。燃焼生成物の生成は主にプロセス排ガス導入ポート60よりも下流側で生じており、また、プロセス排ガス導入ポート60は形成される火炎fから上流側に離れた低温域にあるので、生成されたSiO2等が塊状となってプロセス排ガス導入ポート60を閉塞するような事態は生じない。また、形成火炎fの中央部分に合流したプロセス排ガスGが入り込むこと、また、プロセス排ガスGおよび形成火炎fは下向き噴出していることから、生成されたSiO2等のような粉体物質は積極的に下流側へのエネルギーが与えられ、各燃焼バーナ50の吹き出し口近傍に生成されたSiO2等が塊状に集積して、吹き出し口を閉塞するような事態が生じるのも回避できる。そのために、長時間にわたって、SiH4、Si2H6、TEOS、SiF4などのシラン系物質およびCF4、SF6、NF3などのフロン系難燃性物質を含むプロセス排ガスGを高い燃焼分解効率のもとで無害化処理することが可能となる。
In the process of combustion decomposition, a powder material such as SiO 2 is generated. The production of the combustion products occurs mainly downstream of the process exhaust
図3は、本発明による難燃性物質分解バーナの他の形態を示す図1bに相当する図である。この難燃性物質分解バーナ1aはスクレーパ70を備える点で、図1に示した難燃性物質分解バーナ1と相違する。他の構成は同じであり、同じ符号を付している。スクレーパ70はSUS310Sやインコネルのような耐熱合金あるいは窒化珪素や炭化珪素のようなセラミックスで作られており、蓋部材3の中央に形成した前記貫通孔32を通過する軸部71と、軸部71に連続しており燃焼筒体2の内壁に取り付けた前記内筒23の内壁面に沿って移動する掻き取り棒72とで構成される。軸部71は図示の例ではハンドル73を備えており、ハンドル73を操作することにより、定期的に掻き取り棒72を内筒23の内壁面に沿って回動させることができる。それにより、内筒23に付着した粉体は効果的に掻き落とされる。モータ駆動によって定期的に掻き取り棒72を回動させることもできる。
FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 b showing another embodiment of the flame retardant substance decomposition burner according to the present invention. This flame retardant
図4は、本発明による難燃性物質分解バーナの他の形態を示しており、図4aは図1bに相当する図であり、図4bは図4aのb−b線に沿う断面図である。この難燃性物質分解バーナ1bは、プロセス排ガス導入ポート60の断面積が燃焼筒体2内への出口部に向けて次第に拡大する部分61を有する点で、図1に示した難燃性物質分解バーナ1と相違する。他の構成は同じであり、同じ符号を付している。この例では、プロセス排ガス導入ポート60における筒本体21に形成される貫通孔の部分がラッパ状に次第に拡がる部分61とされている。この構成とすることにより、ガス流速を緩やかに低下させてスムーズにプロセス排ガスを燃焼筒体2内に導入することが可能となり、プロセス排ガスが燃焼火炎fの形状変化に与える影響を一層少なくすることができる。また、プロセス排ガス導入ポート60に粉体による流路障害等が生じるのをさらに効果的に阻止することができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the flame-retardant material decomposition burner according to the present invention, FIG. 4a is a view corresponding to FIG. 1b, and FIG. 4b is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG. . This flame retardant substance decomposition burner 1b has a
本発明による難燃性物質分解バーナ1、1aでは、蓋部材3の近傍は燃焼バーナ50から離れているために比較的に低温である。そのために、蓋部材3の構成を簡素化かつ軽量化することができる。そのために、蓋部材3を開いて燃焼筒体内をメンテナンスするときの作業が容易となる効果ももたらされる。
In the flame-retardant
1、1a…難燃性物質分解バーナ、2…円筒形の燃焼筒体、21…不定形耐火材からなる筒本体、22…耐熱性金属で作られる外筒、23…耐熱性金属で作られる内筒、3…蓋部材、32…貫通孔、L…燃焼筒体の中心軸線、50…燃焼バーナ、L1…燃焼バーナの軸線、α…燃焼バーナの軸線の傾斜角、f…火炎、S…火炎の高温領域、60…プロセス排ガス導入ポート、L2…プロセス排ガス導入ポートの軸線、β…プロセス排ガス導入ポートの軸線の傾斜角、70…スクレーパ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数個の燃焼バーナはそれぞれの噴出火炎が燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で収束できるように軸線を下流側に傾斜させて燃焼筒体の周側壁に取り付けられており、前記複数個のプロセス排ガス導入ポートはその軸線の延長線が前記噴出火炎の収束域よりも上流側において燃焼筒体の中心軸線上のほぼ同じ点で交わるように軸線を下流側に傾斜させて燃焼筒体の周側壁に取り付けられていることを特徴とする難燃性物質分解バーナ。 A combustion cylinder having one end closed; a plurality of combustion burners for forming a flame in the combustion cylinder; a plurality of process exhaust gas introduction ports for introducing process exhaust gas containing a flame retardant into the combustion cylinder; And each combustion burner and each process exhaust gas introduction port are flame retardant substance decomposition burners attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder,
The plurality of combustion burners are attached to the peripheral side wall of the combustion cylinder with the axis inclined to the downstream side so that the respective jet flames can converge at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder. Each of the process exhaust gas introduction ports has an axis inclined to the downstream side so that the extension of the axis intersects at substantially the same point on the central axis of the combustion cylinder upstream from the convergence region of the jet flame. A flame-retardant substance decomposition burner, characterized in that it is attached to the peripheral side wall.
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