CN107362652A - 可在线测量voc浓度的voc吸附设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可在线测量VOC浓度的VOC吸附设备及其方法。一个实施例中，可通过实时测得的VOC浓度参数，选择最优的加热装置、再生风机与处理风机等的功率档位，既保证了VOC去除效果，也大幅节约了能源。另一实施例中，加热装置具有至少两个加热阶段，在其中的一个加热阶段提供的温度较低，使得具有较低沸点的VOC成分被吸附剂释放，另一个加热阶段提供的温度较高，使得具有较高沸点的VOC成分被吸附剂释放。该交替进行的不同阶段同样在保证VOC去除效果的基础上大幅节约了能源。

Description

可在线测量VOC浓度的VOC吸附设备及其方法

技术领域

本发明涉及气体清洁设备与方法，尤其涉及一种在加工过程中对挥发性有机气体进行清洁的技术，其可在保持高效净化气体的同时，大幅节约能耗。

背景技术

在涂敷工厂、半导体工厂或印刷工厂等中，使用大量的有机溶剂，有机溶剂容易挥发出气态的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds 简称VOC）至空气中。众所周知，从工厂排出到大气中的VOC，与太阳光、臭氧等反应，形成有害的有机性微粒子，并且使大气中的臭氧浓度增大等，对大气环境产生很不好的影响，同时，也会对工厂内接触VOC的工作人员的人身健康产生不利影响。因此，工业生产中产生的VOC要经过处理后才能排放到大气中或进入工厂的车间循环使用。

现有技术中广泛采用吸附法对含有VOC气体进行处理，利用吸附剂多孔的性质，可将产业排气中挥发性有机气体、臭味或毒性气体产生物理的吸附，而将之吸附于吸附剂的孔隙内，以达净化产业排气的目的。然而吸附剂在吸附饱和之后，必须经由再生的程序，将充填于吸附剂内的被吸附质(例如挥发性有机分子、高沸点化学物质…等)去除，才可重复使用。其中转轮式吸附系统是近年来开发成功的一种连续式线上再生操作系统。通过在转轮内设置吸附剂，并设置转轮式吸附设备的转轮为吸附区域和脱附再生区域，驱动转轮以一定速度转动，含有挥发性有机成分或臭味成分或毒性化合物的产业废气经转轮的吸附区域时，转轮上的吸附剂将挥发性有机物质或臭味成分或毒性物质吸附，而达废气净化的目的。当转轮转入脱附再生区域(也可称解吸附区域)时，加热装置预先加热一股再生气流并将其输送到脱附再生区域，用于将吸附于转轮表面吸附剂内的挥发性有机物质脱附出来，使吸附剂再生以便继续使用，脱附出来的浓缩废气导入下一环节的浓缩焚化器进行燃烧分解，或导入一冷凝器进行冷凝回收。为了能将再生气流加热到能够解吸附挥发性有机物质的温度，加热装置通常要提供较大能耗，且由于工厂的挥发性有机物质全天都在产生，因此，持续加热的加热装置将消耗大量的电能，增加工厂的成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种VOC吸附设备，包括：

净化腔，包括吸附区域与脱附再生区域；

可转动的吸附滚轮，设置在净化腔内，表面形成有吸附剂；

处理风机，将含VOC成分的处理气体输送至吸附区域；转动至吸附区域的吸附滚轮表面的吸附剂吸附VOC成分；

处理气体出口，穿过吸附滚轮的处理气体可由处理气体出口自净化腔流出；

再生风机，输送解吸附气体至脱附再生区域；

加热装置，加热解吸附气体；转动至脱附再生区域时，已吸附VOC成分的吸附剂在受热的解吸附气体的作用下，释放VOC成分；

VOC出口，在脱附再生区域被释放的VOC成分由VOC出口自净化腔流出；

加热控制器，对加热装置的工作状态进行控制，使加热装置具有至少两个加热阶段，解吸附气体在不同加热阶段被加热至不同的温度。

可选的，处理气体中含有具有不同沸点的多种VOC成分；具有较低沸点的VOC成分在温度较低的加热阶段被吸附剂释放，具有较高沸点的VOC成分在温度较高的加热阶段被吸附剂释放。

可选的，净化腔还包括冷却区域，随着吸附滚轮的转动，已释放VOC成分的吸附剂在离开脱附再生区域后，先进入冷却区域，而后进入吸附区域；

由处理风机输送至净化腔的处理气体包括两路，其中一路被输送至吸附区域，另一路被输送至冷却区域，并在穿过冷却区域的吸附滚轮后被用作解吸附气体进入再生风机。

可选的，脱附再生区域的温度高于冷却区域，冷却区域的温度高于吸附区域。

可选的，所述加热控制器包括：

温度参数获取模块，用于获取每一加热阶段所需的温度参数；

温度转化模块，根据所述温度参数生成加热装置在各加热阶段所需的功率参数。

可选的，所述温度参数获取模块包括手动获取子模块，所述手动获取子模块包括：

阶段数目输入单元，用户通过该单元设定所包含的加热阶段数量；

阶段温度输入单元，用户通过该单元设定各个加热阶段的温度参数。

可选的，所述温度参数获取模块包括自动获取子模块，所述自动获取子模块包括：

阶段数目确定单元，根据处理气体中所含VOC成分的种类数目，确定所包含的加热阶段数量；

阶段温度确定单元，根据处理气体中各VOC成分的具体种类和所占的比重，确定各个加热阶段的温度参数和各个加热阶段的执行时长。

可选的，还包括温度感测器，用于测量被加热装置加热后的解吸附气体的温度，所测得的温度被传送至加热控制器。

可选的，还包括VOC感测器，用于测量尚未进入吸附区域的处理气体所含VOC成分的种类及含量。

可选的，在处理气体出口处设置有VOC浓度测量器，用来检测净化后的处理气体的VOC浓度。

本发明还提供一种VOC吸附方法，包括：

在净化腔的吸附区域，利用吸附滚轮表面的吸附剂吸附处理气体中的VOC成分；

已吸附VOC成分的吸附剂在转移至净化腔的脱附再生区域后，经历至少两个加热阶段，在其中的一个加热阶段，吸附剂的温度较低，具有较低沸点的VOC成分被吸附剂释放，在另一个加热阶段，吸附剂的温度较高，具有较高沸点的VOC成分被吸附剂释放。

可选的，根据处理气体中各VOC成分的具体种类和所占的比重来确定加热阶段的数量和执行时长。

可选的，实时检测净化后的处理气体的VOC浓度，根据该VOC浓度对所述加热阶段进行调整。

本发明另提供一种VOC吸附设备，用于与一洁净室的气体出口相连，一半导体工艺设备设置在该洁净室内，所述VOC吸附设备用于去除所述洁净室所排出气体中的VOC成分，所述VOC吸附设备包括：

净化腔，包括吸附区域、脱附再生区域与冷却区域；

可转动的吸附滚轮，设置在净化腔内，表面形成有吸附剂；

处理风机，用于将含VOC成分的处理气体输送至净化腔的吸附区域；转动至吸附区域的吸附滚轮表面的吸附剂吸附VOC成分；

处理气体出口，穿过吸附滚轮的处理气体由处理气体出口自净化腔流出并回输至洁净室；

再生风机，用于输送解吸附气体至脱附再生区域；

加热装置，用于加热解吸附气体，其可在至少两个加热状态之间进行切换，不同的加热状态具有不同的加热温度；转动至脱附再生区域时，已吸附VOC成分的吸附剂在受热的解吸附气体的作用下，释放VOC成分；

VOC出口，在脱附再生区域被释放的VOC成分由VOC出口自净化腔流出；

控制器，用于对加热装置加热状态的切换进行控制，也用于对处理风机输送至净化腔的处理气体的流量以及再生风机输送至脱附再生区域的解吸附气体的流量进行控制。

可选的，自洁净室排出的气体分为两路，一路经处理风机进入净化腔，一路通过一旁通风阀回输至该洁净室。

可选的，还包括至少两个VOC浓度测量器，分别用来检测净化前、后的VOC浓度。

可选的，由处理风机输送至净化腔的处理气体分为两路，一路输送至吸附区域，一路输送至冷却区域作为解吸附气体。

本发明再提供一种利用如前所述VOC吸附设备进行VOC吸附的方法，其中，所述控制器根据净化前处理气体中各VOC成分的种类及含量，以及净化后处理气体的VOC浓度，对加热装置、处理风机以及再生风机的工作状态进行控制和调整。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明VOC吸附设备一种实施例的结构示意图；

图2是一个实施例中加热装置的加热温度设定随时间变化的示意图；

图3示出了如何设定加热装置控制菜单的方法；

图4是一个实施例的加热控制器的结构示意图；

图5示出了VOC吸附设备与半导体工艺设备之间的连接关系。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图，对本发明装置及方法进行说明。需强调的是，这里仅是示例型的阐述，不排除有其它利用本发明的实施方式。

图1是本发明VOC吸附设备一种实施例的结构示意图。该吸附设备可被应用于多个领域，比如，可被用于去除光刻胶涂敷设备（待净化设备）生产中产生的VOC气体。使用时，可将待净化设备或区域的废气出口连接至该吸附设备，待净化设备工作中所产生的待净化气体源源不断地被引入吸附设备。该吸附设备可将其中的VOC成分分离，从而使得净化后的气体可被再循环利用。

图1所示的吸附设备中，直接实现VOC分离作用的主要元件是可转动的吸附滚轮20。吸附滚轮20设置在密闭的净化腔（未图示）内，VOC的分离即是在该净化腔内完成的。净化腔分为吸附区域22（吸附区域通常处于室温状态〈小于30摄氏度〉）与脱附再生区域24（脱附再生区域通常处于高温状态）。吸附滚轮20可为圆柱形。吸附滚轮20的基体通常设置成波浪形或蜂巢状，形成最大吸附表面积。吸附滚轮20基体的表面（这里所说的表面既包括圆柱形滚轮的上下表面、侧面，还包括圆柱内部孔洞的表面。只要外露，并可与外界的气体接触者，均可理解为“表面”）涂布有吸附剂（或称吸附材料），气体在穿过吸附滚轮20时可与吸附剂充分接触、相互作用。吸附滚轮20的基体可以陶瓷纤维、碳纤维、玻璃纤维或不织布等纤维制成。吸附剂可为活性碳、分子筛或硅胶等，优选为VOC分子筛。

含有VOC气体/成分的处理气体（待净化气体）经风阀12（即风量调节阀，其可对进入的处理气体流量进行控制）进入一处理风机10，并在处理风机10的作用下以一定流速吹送到净化腔吸附区域22的吸附滚轮20表面。其中的VOC成分可被吸附滚轮20内的吸附剂有效吸附，处理气体中的其它成分则可穿过吸附滚轮20到达吸附滚轮20的另一侧（这些穿过吸附滚轮20的处理气体可被称为“净化后的处理气体”或“净化气体”）。通过设置吸附剂为波浪形或蜂巢状，可以有效增大吸附剂吸附VOC 的面积，同时保证净化后的处理气体能够顺利通过吸附滚轮。穿过吸附滚轮20的处理气体（净化气体）可由处理气体出口（未图示）自净化腔流出，并可被循环利用。

由于吸附滚轮内的吸附剂容量有限，当含有VOC成分的处理气体持续通过吸附滚轮一段时间后，吸附剂的吸附能力会达到饱和，无法继续对VOC成分进行吸收、过滤，因而，VOC吸附设备需要设置解吸附功能，定期将吸附滚轮吸附的VOC成分进行清除。在图1所示的吸附设备中，直接实现解吸附作用的主要元件是设置于脱附再生区域附近的加热装置30与再生风机50。再生风机50输送解吸附气体（它的成分不重要，起关键作用的是它的温度）（“解吸附气体”也可称为“再生气体”）至脱附再生区域24。加热装置30用来加热解吸附气体，使到达脱附再生区域24的解吸附气体处于高温。加热装置30的工作状态由加热控制器来控制。加热控制器可以是只负责温度控制的独立控制器；也可以是作为中央处理器的控制器70，如图1中所示，其既负责控制加热装置30，也负责控制其他元件或所有元件，如处理风机10、再生风机50等。

在净化过程中吸附滚轮20以一定转速旋转（其转动中心为吸附滚轮的中心轴），使得每一区域的吸附剂随着转动的进行都会自吸附区域22移至脱附再生区域24，或自脱附再生区域24移至吸附区域22。已吸附VOC成分的吸附剂在转动至脱附再生区域24时，在高温解吸附气体的作用下，会释放VOC成分并恢复VOC吸附能力。被释放的VOC成分脱离吸附滚轮20后，可由VOC出口（未图示）自脱附再生区域24流出，其浓缩后可被输送到一收集装置40内以进行后续的处理。恢复VOC吸附能力的吸附剂在转动至吸附区域22时，可再次吸附VOC成分以对处理气体净化。

在实际生产中，产生VOC气体的工艺设备（如，光刻胶涂敷设备）通常是24小时持续工作，含有VOC成分的处理气体（待净化气体）也是不间断产生。为保证工艺设备所在区域的空气质量，VOC吸附设备通常需要不间断地工作。在与图1类似的VOC吸附设备中，为提供足够温度的解吸附气体以实现吸附剂的解吸附，加热装置的加热功率通常需要持续维持在较高功率，比如，为使解吸附气体的温度达到200摄氏度或更高，加热功率通常需要保持在20千瓦（KW）以上，加上处理风机和再生风机的运转消耗，整个吸附设备的能源消耗（耗电量）极为惊人。即，VOC吸附设备的运行成本较高。

为在保证气体净化效果的基础上进一步降低运转成本、降低能耗，本发明实施例将加热装置的加热工作（工作状态）包括交替进行的至少两个加热阶段（该至少两个阶段可统称为一个周期），同一加热阶段（为叙述的简便计，后文“加热阶段”也被简称为“阶段”）的温度设定自始至终恒定不变，不同加热阶段具有不同的温度设定，用以解吸附不同的VOC气体，如图2（图2是一个实施例中加热装置的加热温度设定随时间变化的示意图）所示。

加热装置的工作状态设定（即，加热包括几个阶段、每个阶段的温度设定与执行时长）可通过图3（图3示出了如何设定加热装置控制菜单的方法）所示的方法来确定或获得。

首先，检测待净化气体中各VOC气体的种类和所占比重（步骤S1）。也就是，搞清楚主要含有哪些VOC气体、各VOC气体所占比重又是多少。需要注意的是，并非每种VOC气体都要详细统计，比如，对于那些占比极小（比如，体积百分比小于1%或0.5%）因而影响极小的VOC气体，可忽略。

而后，可根据各VOC气体的沸点和各VOC气体的比重，生成针对加热装置的控制菜单（步骤S2）。该控制菜单的内容通常包括：每个周期包括几个阶段，每个阶段的持续时长（起止时间），每个阶段的温度。

一般而言，在待净化气体中，各VOC气体的占比严重不均衡。例如，含量最多的一种VOC气体在整个VOC气体中的占比往往在80%左右。第二多的VOC气体通常又会占据整体的15%以上。剩余VOC气体的含量极低。因而，通常可将每个周期分为两个阶段，一个阶段用于解吸附含量最多的VOC气体，另一阶段用于解吸附剩余的VOC气体（主要是第二多的VOC气体）。特殊的境况里，也可将其分为三个阶段或四个阶段，但一般不会更多（既不利于温度控制，也无法获得更佳的效果）。

每个阶段的温度设定跟它所要解吸附的VOC气体的沸点紧密相关，通常要稍高于这个沸点温度，但不要高太多（不利于节约能源）。例如，某VOC气体的沸点在90摄氏度的话，它的解吸附温度就可设定为110摄氏度到160摄氏度之间。最优越的解吸附温度可通过进一步实验获得。

每个阶段的持续时长跟它所要解吸附的VOC气体的比重紧密正相关。比如，假如某阶段是用于解吸附某VOC气体的，而该VOC气体占整个VOC气体的80%，那么，可将该阶段的持续时长大体设定为整个周期的80%。为避免温度被过于频繁地切换、调整，每个阶段的时长要避免太短，通常可被设定为大于20分钟。最好不小于1小时。

举例而言，假如检测结果表明：主要VOC气体共有两种，其中，第一种的含量为80%，沸点为90摄氏度，第二种的含量为20%，沸点为130摄氏度，——那么，可将每个加热周期分为两个阶段，第一阶段的温度可被设定为120摄氏度，持续时间为4个小时，其主要用于解吸附沸点较低但量大的第一种VOC气体，第二阶段的温度可被设定为175摄氏度，持续时间为1个小时，其主要用于解吸附沸点较高但量小的第二种VOC气体。

另一个例子。假如检测结果表明：主要VOC气体共有三种，其中第一种的含量为40%，沸点为90摄氏度，第二种的含量为40%，沸点为130摄氏度，第三种的含量为20%，沸点分布在150摄氏度——那么，可将每个加热周期分为三个阶段，第一阶段的温度可被设定为120摄氏度，持续时间为4个小时，其主要用于解吸附沸点最低的第一种VOC气体，第二阶段的温度可被设定为175摄氏度，持续时间为4个小时，其主要用于解吸附沸点较高的第二种VOC气体，第三阶段的温度可被设定为200摄氏度，持续时间为2个小时，其主要用于解吸附沸点最高的第三种VOC气体。

再一个例子。假如检测结果表明：主要VOC气体共有八种，其中第一种的含量为80%，沸点为90摄氏度，第二种的含量为17%，沸点为130摄氏度，剩余六种气体的总含量为3%，沸点分布在115摄氏度至128摄氏度之间——那么，同样可将每个加热周期分为两个阶段，第一阶段的温度可被设定为120摄氏度，持续时间为4个小时，其主要用于解吸附沸点较低但量大的第一种VOC气体，第二阶段的温度可被设定为175摄氏度，持续时间为1个小时，其主要用于解吸附沸点较高但量小的第二至第八种VOC气体。

由于可利用长时间的低温加热阶段来有效解吸附低沸点VOC气体，利用短时间的高温加热阶段来主要解吸附高沸点VOC气体（该高温加热阶段对低沸点VOC气体同样具解吸附作用），使得吸附设备仅需较少的功率消耗即可实现大致相同的VOC去除效果。并且，大量的实验也证实了这点。

为进一步提高能源利用效率，净化腔内可进一步设置冷却区域26，该冷却区域26位于脱附再生区域24与吸附区域22之间，如图1所示，进入净化腔的处理气体被分为两路，占主要部分的一路通过吸附区域22而被净化，另一路通过冷却区域26后被通入再生风机50而作为解吸附气体。将处理气体的一部分作为解吸附气体使用可节约气体，也可简化气体传送管路。 随着吸附滚轮20的转动，已被解吸附的吸附剂（由于解吸附气体的加热作用，处于脱附再生区域的吸附剂的温度很高，通常会超过150摄氏度）会先进入冷却区域26。在冷却区域26，处于室温状态的解吸附气体穿过该高温的吸附剂时会与其充分接触，使得高温吸附剂的温度快速降低，穿过的解吸附气体的温度快速攀升（通常可达一百摄氏度）。由于解吸附气体在进入再生风机50前，已在冷却区域26被吸附滚轮20预先加热，因而在后续被加热装置30进一步加热时可大幅节约加热装置30的能耗。

吸附设备还可设置温度感测器（未图示），该温度感测器可被安装在脱附再生区域24，用于测量被加热装置30加热后的解吸附气体的温度，所测得的温度可被传送至加热控制器。当所测得的温度不符预期时，加热控制器可根据该偏差对加热装置30作进一步调节。比如，当温度偏高时，可降低加热装置30的输出功率；当温度偏低时，可提高加热装置30的输出功率。

图4是一个实施例的加热控制器的结构示意图。如图4所示，所述加热控制器可包括温度参数获取模块与温度转化模块。其中的温度参数获取模块用于获取每一阶段的额定温度参数，温度转化模块可根据所述额定温度参数生成加热装置在各阶段的功率参数，即，生成加热装置的控制菜单（或者说工艺菜单）。

温度参数获取模块用于获取额定温度参数的方法既可以是用户手动输入的方式（即，吸附设备设置有输入界面；当用户选定以手动输入方式设定额定温度参数时，输入界面会向用户显示输入界面，引导用户确定：共分几个加热阶段，每个阶段的额定加热温度是多少），这种方式主要适用于待净化气体中的各VOC成分的种类及比重大致恒定的情景。即，温度参数获取模块可包括手动获取子模块，用于用户手动设定各阶段的额定温度。更具体的，所述手动获取子模块可包括阶段数目输入单元与阶段温度输入单元，用户通过该阶段数目输入单元设定一个工作周期所包含的阶段数量，通过该阶段温度输入单元设定所述工作周期内各个阶段的额定温度参数。

也可以通过机器自动设定各阶段的额定温度参数。比如，吸附设备可设置有VOC感测器（未图示），用于测量尚未进入吸附区域的处理气体所含VOC成分的种类及含量。加热控制器可根据所检测得的各VOC成分的种类及比重或浓度等参数自动生成各阶段的额定温度参数。也就是说，所述温度参数获取模块还可包括自动获取子模块，用于设备自动设定各阶段的额定温度。具体的，所述自动获取子模块可包括阶段数目确定单元与阶段温度确定单元。其中的阶段数目确定单元根据处理气体中所含VOC成分的种类数目，确定一个工作周期所包含的阶段数量；阶段温度确定单元根据处理气体中各VOC成分的具体种类和所占的比重，确定一个工作周期内各个阶段的额定温度参数和各个阶段的时长。

温度参数获取模块可同时包括所述手动获取子模块与所述自动获取子模块。当用户手动设定了各阶段工作温度时，设备会以此为准控制加热装置的工作状态，此时自动获取子模块不工作。当用户未采取手动设定方式时，自动获取子模块会运行，自动生成各阶段的温度参数控制表，并以此控制加热装置工作。

吸附设备还可在处理气体出口处设置VOC浓度测量器（未图示），用来检测净化后处理气体的VOC浓度。根据该VOC浓度参数，加热控制器或其他控制器可进一步对加热装置（或处理风机、再生风机）的工作状态作细微调整、优化。比如，当处理气体出口处的VOC浓度过高、明显超出时，可调整加热装置某些阶段（或所有阶段）的加热温度，或延长高温阶段的执行时长。

图5示出了VOC吸附设备与半导体工艺设备之间的连接关系。其中的VOC吸附设备可与前面已介绍过的图1至图4中的结构相同。工艺设备设置在洁净室内，自工艺设备排出的气体（含有VOC成分）会扩散至整个洁净室，使得洁净室的环境恶劣。VOC吸附设备可通过气体传送管路连接至洁净室的气体出口，以高效收集洁净室内的待净化气体。自洁净室输出的含VOC成分的待净化气体（即处理气体）具有两个流通路径，其中第一个路径为经处理风机进入吸附设备的净化腔，第二个路径是经旁通凤阀回输至该洁净室。这两个路径的处理气体的流量之和等于洁净室所排出的处理气体的总流量。当处理气体的VOC含量极低（远远小于人体可承受的污染量）时，可提高第二个路径的气体流量、降低第一个路径的气体流量，同时可降低吸附设备的净化效率（比如，可降低再生风机的转速和加热装置的加热温度），以在保证洁净室优质空气质量的前提下，降低吸附设备的功耗。当处理气体的VOC含量过高（超过预先设定的阈值）时，可提高第一个路径的气体流量、降低第二个路径的气体流量，同时可随之提高吸附设备的净化效率（比如，可提高再生风机的转速和加热装置的加热温度），以高速地净化气体，保证洁净室的空气质量。

在VOC吸附设备的脱附再生区域被分离出的VOC成分/VOC气体会被排出净化腔，并作后续处理（比如燃烧或冷凝回收）。净化后的处理气体自净化腔流出后可回输至洁净室。

VOC吸附设备还可包括至少两个VOC浓度测量器，分别用来检测净化前、后的VOC浓度。用于测量净化前浓度的VOC浓度测量器可设置在洁净室或洁净室的气体出口处，也可设置在洁净室的气体出口与处理风机之间。用于测量净化后浓度的VOC浓度测量器可设置在吸附设备的处理气体出口处或其下游。在净化过程中，吸附设备的控制器可根据净化前处理气体中各VOC成分的种类及含量，以及净化后处理气体的VOC浓度，对加热装置、处理风机以及再生风机的工作状态进行控制和调整（或者说控制它们的工作模式）。比如，待净化的处理气体的VOC浓度较低（比如，低于5ppm〈百万分比浓度〉）时，可降低处理风机、再生风机的功率（即，减小它们的进风量），并同时调低加热装置的温度（通过减小其加热功率来实现）。在VOC浓度极低时，还可短时间（比如，半小时到几个小时）的关停再生风机和加热装置。以下将结合图1来说明处理风机、再生风机的多种工作模式。

具体来说，处理风机10和再生风机50也可以包括不同转速（不同功率）的工作模式。当监测到的VOC浓度小于设定的阈值（该阈值可根据实际需要自由设定）时，控制器70控制处理风机10调节到较低转速档位。处理风机10和再生风机50可以设置额定转速、低转速两种档位，其中低转速可以设置为额定转速的某一百分比，例如30%或50%。处理风机10额定转速下吸附区域22每经过一次脱附再生区域24即需要解吸附一次。当处理风机10转速降低时，风阀12中的待处理气体经减速后的处理风机10进入吸附滚轮20的气体流量减少，因此吸附滚轮内的吸附剂需要较长时间才能达到吸附饱和。如果吸附滚轮20的速度维持不变，吸附滚轮的吸附区域22要经过两圈或两圈以上的旋转才需要进行一次解吸附。因此，为了节约能耗，当测得待处理气体中VOC浓度低于预设阈值时，设置加热装置30的工作模式也为脉冲式，即在额定功率下工作或停止工作两个模式间切换。同时控制再生风机50以正常转度或低于额定转速的速度向加热装置30脉冲式提供再生气流。当吸附滚轮内的吸附剂饱和需要解吸附时，吸附区域22旋转到脱附再生区域24，此时，控制器70控制再生风机50向处于工作状态的加热装置30提供再生气流，加热装置30对再生气流进行加热并将加热后的再生气流提供给吸附滚轮的脱附再生区域24。高温气流在脱附再生区域内将吸附剂上吸附的VOC加热并在气流的作用下带离吸附滚轮，输送到后续收集装置40内。当吸附区域22内的吸附剂全部解吸附后，为节省耗电，控制器70控制再生风机50和加热装置30处于关闭状态。通过设置一在线监测VOC浓度的VOC浓度测量器，并设置与之连接的控制器，当需要处理的气体中VOC浓度较低时，处理风机、加热装置及再生风机可以工作在较低能耗的工作模式，大大降低了电能的消耗。

处理风机10和再生风机50除了可以设置额定转速和较低转速两个档位外，为了更为准确的控制VOC吸附设备，在节省能源的前提下保证VOC吸附设备的正常工作，在另外的实施例中，处理风机10和再生风机50可以设置为多于两个转速的档位，根据测得的待处理气体中的VOC浓度，通过设置VOC浓度为不同的区间使得每个VOC浓度区间在处理风机10上对应设置一个转速档位。如，当测得的待处理气体中VOC浓度小于3ppm时，设置处理风机10的转速为原额定转速的30%；当测得的待处理气体中VOC浓度介于3ppm-5ppm时，设置处理风机10的转速为原额定转速的50%；当测得的待处理气体中VOC浓度介于5ppm-7ppm时，设置处理风机10的转速为原额定转速的70%；当测得的待处理气体中VOC浓度大于7ppm时，设置处理风机10的转速为额定转速。再生风机50也可以包括若干个转速档位，它的设置原则可与处理风机大致相同，这里不再赘述。所测得的待处理气体中的VOC浓度越高，对应选择转速越高的处理风机与再生风机工作模式。

由于降低处理风机10的转速后加热装置可以在开-关模式间切换，为了保证经过吸附滚轮20输出的气体VOC浓度为0或者在一允许的范围内，还可在吸附滚轮20的输出端设置另一VOC浓度测量器（未图示），该VOC浓度测量器一方面可以监测吸附滚轮的吸附效果，确认经吸附剂吸附后的气体VOC含量是否达标，另一方面，还可以与控制器70建立连接，当测得的气体中VOC含量超过限定的数值时，控制器70控制加热装置开启工作模式（即结束不工作状态）并降低非工作状态的执行时间。

本发明公开的VOC吸附设备还在所述控制器与产生VOC的半导体工艺设备之间设置/建立信号联系，当上述半导体工艺设备停止工作时，工厂的洁净室内停止产生VOC，此时，为了降低VOC吸附设备的电能损耗，控制器可以控制VOC吸附设备停止工作或延迟一定时间后停止工作。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (19)

1.一种VOC吸附设备，包括：

净化腔，包括吸附区域与脱附再生区域；

可转动的吸附滚轮，设置在净化腔内，表面形成有吸附剂；

处理风机，将含VOC成分的处理气体输送至吸附区域；转动至吸附区域的吸附滚轮表面的吸附剂吸附VOC成分；

处理气体出口，穿过吸附滚轮的处理气体可由处理气体出口自净化腔流出；

再生风机，输送解吸附气体至脱附再生区域；

加热装置，加热解吸附气体；转动至脱附再生区域时，已吸附VOC成分的吸附剂在受热的解吸附气体的作用下，释放VOC成分；

VOC出口，在脱附再生区域被释放的VOC成分由VOC出口自净化腔流出；

加热控制器，对加热装置的工作状态进行控制，使加热装置具有至少两个加热阶段，解吸附气体在不同加热阶段被加热至不同的温度。

2.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其中，处理气体中含有具有不同沸点的多种VOC成分；具有较低沸点的VOC成分在温度较低的加热阶段被吸附剂释放，具有较高沸点的VOC成分在温度较高的加热阶段被吸附剂释放。

3.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其中，净化腔还包括冷却区域，随着吸附滚轮的转动，已释放VOC成分的吸附剂在离开脱附再生区域后，先进入冷却区域，而后进入吸附区域；

由处理风机输送至净化腔的处理气体包括两路，其中一路被输送至吸附区域，另一路被输送至冷却区域，并在穿过冷却区域的吸附滚轮后被用作解吸附气体进入再生风机。

4.如权利要求3所述的VOC吸附设备，其中，脱附再生区域的温度高于冷却区域，冷却区域的温度高于吸附区域。

5.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其中，所述加热控制器包括：

温度参数获取模块，用于获取每一加热阶段所需的温度参数；

温度转化模块，根据所述温度参数生成加热装置在各加热阶段所需的功率参数。

6.如权利要求5所述的VOC吸附设备，其中，所述温度参数获取模块包括手动获取子模块，所述手动获取子模块包括：

阶段数目输入单元，用户通过该单元设定所包含的加热阶段数量；

阶段温度输入单元，用户通过该单元设定各个加热阶段的温度参数。

7.如权利要求5所述的VOC吸附设备，其中，所述温度参数获取模块包括自动获取子模块，所述自动获取子模块包括：

阶段数目确定单元，根据处理气体中所含VOC成分的种类数目，确定所包含的加热阶段数量；

阶段温度确定单元，根据处理气体中各VOC成分的具体种类和所占的比重，确定各个加热阶段的温度参数和各个加热阶段的执行时长。

8.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其中，还包括温度感测器，用于测量被加热装置加热后的解吸附气体的温度，所测得的温度被传送至加热控制器。

9.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其中，还包括VOC感测器，用于测量尚未进入吸附区域的处理气体所含VOC成分的种类及含量。

10.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其中，在处理气体出口处设置有VOC浓度测量器，用来检测净化后的处理气体的VOC浓度。

11.一种VOC吸附方法，包括：

在净化腔的吸附区域，利用吸附滚轮表面的吸附剂吸附处理气体中的VOC成分；

已吸附VOC成分的吸附剂在转移至净化腔的脱附再生区域后，经历至少两个加热阶段，在其中的一个加热阶段，吸附剂的温度较低，具有较低沸点的VOC成分被吸附剂释放，在另一个加热阶段，吸附剂的温度较高，具有较高沸点的VOC成分被吸附剂释放。

12.如权利要求11所述的VOC吸附方法，其中，根据处理气体中各VOC成分的具体种类和所占的比重来确定加热阶段的数量和执行时长。

13.如权利要求11所述的VOC吸附方法，其中，实时检测净化后的处理气体的VOC浓度，根据该VOC浓度对所述加热阶段进行调整。

14.利用如权利要求1至10任一项所述的VOC吸附设备来执行如权利要求11至13任一项所述的VOC吸附方法。

15.一种VOC吸附设备，用于与一洁净室的气体出口相连，一半导体工艺设备设置在该洁净室内，所述VOC吸附设备用于去除所述洁净室所排出气体中的VOC成分，所述VOC吸附设备包括：

净化腔，包括吸附区域、脱附再生区域与冷却区域；

可转动的吸附滚轮，设置在净化腔内，表面形成有吸附剂；

处理风机，用于将含VOC成分的处理气体输送至净化腔的吸附区域；转动至吸附区域的吸附滚轮表面的吸附剂吸附VOC成分；

处理气体出口，穿过吸附滚轮的处理气体由处理气体出口自净化腔流出并回输至洁净室；

再生风机，用于输送解吸附气体至脱附再生区域；

加热装置，用于加热解吸附气体，其可在至少两个加热状态之间进行切换，不同的加热状态具有不同的加热温度；转动至脱附再生区域时，已吸附VOC成分的吸附剂在受热的解吸附气体的作用下，释放VOC成分；

VOC出口，在脱附再生区域被释放的VOC成分由VOC出口自净化腔流出；

控制器，用于对加热装置加热状态的切换进行控制，也用于对处理风机输送至净化腔的处理气体的流量以及再生风机输送至脱附再生区域的解吸附气体的流量进行控制。

16.如权利要求15所述的VOC吸附设备，其中，自洁净室排出的气体分为两路，一路经处理风机进入净化腔，一路通过一旁通风阀回输至该洁净室。

17.如权利要求15所述的VOC吸附设备，还包括至少两个VOC浓度测量器，分别用来检测净化前、后的VOC浓度。

18.如权利要求15所述的VOC吸附设备，其中，由处理风机输送至净化腔的处理气体分为两路，一路输送至吸附区域，一路输送至冷却区域作为解吸附气体。

19.利用如权利要求15至18任一项所述VOC吸附设备进行VOC吸附的方法，其特征在于，所述控制器根据净化前处理气体中各VOC成分的种类及含量，以及净化后处理气体的VOC浓度，对加热装置、处理风机以及再生风机的工作状态进行控制和调整。