CN112146108A - 用于产生用于燃烧工艺气体的火焰的燃烧器和具有燃烧器的废气处理设备 - Google Patents

用于产生用于燃烧工艺气体的火焰的燃烧器和具有燃烧器的废气处理设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃烧器以及一种废气处理设备，所述废气处理设备具有至少一个用于产生用于在燃烧室中燃烧工艺气体、尤其是有害物质的火焰的燃烧器，所述燃烧器具有分别用于供应流入到预混合室中的燃烧气体和氧化剂的供应管路，并且具有用于点燃处于所述预混合室中的气体混合物的点火设备。根据本发明设置布置在燃烧器上、尤其布置在燃烧器的与预混合室对置的一端部上的传感器，用于探测和/或监控火焰。

Description

用于产生用于燃烧工艺气体的火焰的燃烧器和具有燃烧器的 废气处理设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于产生用于燃烧工艺气体的火焰的燃烧器和一种根据权利要求18前序部分的具有燃烧器的废气处理设备。
背景技术
在用于半导体材料加工或用于光伏电池制造的许多工业工艺设备中，气体被用于层沉积和蚀刻。反应性和危害环境的工艺气体及其在工艺中形成的反应产物通常借助在工艺设备附近的局部的清除设备处理。这种有毒气体例如也在制造半导体电路时大量积累并且由于其毒性不能未经处理被引导到环境中。
除这样的CVD或干式蚀刻工艺的工艺气体外，来自其它包含有害物质的工艺的废气也可以借助本发明被处理。这样的有毒或危害环境的气体例如是SiH4、SiH2Cl2、SiF4、NH3、PH3、BCl3、SF6或NF3。
在对这种改性的基质的需求增加的情况下，也与此相应地产生增大的工艺气体部分，所述工艺气体必须经过处理，以便确保环境和健康相容性。
对此的常见方法是通过燃烧并且随后用清洗液体清洗来清除。已知在燃烧反应器的盖中布置有燃烧器并且通过多个通到火焰附近的管供应有害气体。
热处理的反应产物或者以气态形式或者以固态形式存在。在清洗水溶性气体和固体颗粒之后，剩余的气态反应产物，如水蒸气或CO2可以在没有进一步后处理的情况下被引导到环境中。
当然，对于热实现方式已经研发出并且在实践中使用了一系列燃烧方法和反应室。因此，由EP 0 346 893B1已知一种用于清洁废气的组件，该组件由反应室组成，在所述反应室中在下面布置有燃烧器，该燃烧器一方面以燃烧气体，如氢气和氧气或者说空气或天然气和空气运行，并且另一方面被供应待清洁的废气。在燃烧时产生的反应产物不但包含固态组成部分，而且包含水溶性反应产物。
由KR 1 275 475 B和CN 102 644 928 B已知一种用于含有有害物质的废气的热处理设备。这些物质被转化为其它化合物。该热处理设备具有燃烧室、一个或多个燃烧器、一个或多个废气入口和废气出口。
由DE 10 342 692 A1已知一种具有燃烧室的设备，在该燃烧室处，在布置在上方的盖上存在至少一个燃烧器，使得火焰从上到下地指向燃烧室内部。此外，存在用于清洗液体的供应装置，借助所述清洗液体可以在燃烧室的整个内周面上形成封闭的薄膜。
由DE 10 2004 047440 A1已知一种具有外壁和内壁的反应器室，其中，内壁以预给定的角度漏斗状地向下变细，并且在向上封闭的反应器室上布置有用于对有毒气体进行热处理的装置。反应器室的内壁在内侧上具有均匀地流向下的水膜。
由JP 2017 089985 A已知一种用于废气热处理的废气处理设备，其具有用于燃烧废气的燃烧室。点火设备具有空气-燃料预混合室和用于产生点火火焰的炽热塞。
由US 2017 065 934 A1和US 9956525 B2已知一种用于清洁集成半导体的废气的设备，该设备具有盖和多个废气进入管，所述盖具有装配在其上的、用于产生火焰的燃烧器。水帘防止副产物在设备中聚积。
出于安全性原因，燃烧反应器通常配备有火焰识别装置。火焰识别装置用于监控燃烧器的状态，使得在火焰熄灭的情况下，中断到反应器中的燃烧气体和有害气体供应。然后，有害气体可以通过自动切换的三通阀绕过所述反应器被引导到另一反应器中或引导到用于导出危险废气的管路中。由DE 10 2015 106 718已知此类设备。
由JP 2017089986A已知一种在壁上具有液体薄膜的燃烧反应器，其中，火焰探测器穿过液体薄膜探测火焰。
由US2014 0106282 A1已知一种具有两个火焰传感器的设备，该设备从燃烧器的侧面通过壁中的开口指向反应室。
在已知的设备中不利的是，电离子流监控的不稳定性和易错性。尤其在使用氧气作为氧化剂的情况下，电离区域被狭窄地限界并且可以由于变化的气体质量而移位，这导致电离子流的不可靠测量。此外，必须避免电极与有害气体的燃烧产物，尤其是颗粒或酸接触，因为这些燃烧产物降低了电极的导电性。
由于该原因已经提出一种光学探测。为此，必须补充到反应室中的贯穿部，然而，该贯穿部难以集成到现有结构中。因为在反应器的盖上通常仅少量空间可供使用，在那里通常不再能够实现附加的孔。此外，盖区域中的高温对探测器和测量结果的精度是不利的。贯穿反应器的侧壁由于内壁上的液体冲洗部而更加困难。
发明内容
从前面所说明的缺点出发，本发明所基于的任务是，对包含有害物质的工艺废气进行热处理，其中，应实现可靠且精确的火焰探测。
该任务借助根据权利要求1所述的用于产生用于燃烧工艺气体的火焰的燃烧器来解决。
此外，该任务还借助根据权利要求18所述的具有燃烧器的废气处理设备来解决。
本发明涉及一种用于产生用于在燃烧室中燃烧工艺气体、尤其是有害物质的火焰的燃烧器。所述燃烧器分别设置用于供应流入到预混合室中的燃烧气体和氧化剂的供应管路，以及设置用于点燃处于预混合室中的混合气体的点火设备。
根据本发明，设置布置在燃烧器上、尤其布置在燃烧器的与预混合室对置的端部上的传感器，用于探测和/或监控火焰。
由于传感器或者说探测器作为火焰监控器布置在燃烧器中而得到非常紧凑的实施方式。此外，传感器仅与干净的燃烧气体接触并且在传感器前面的空间始终被冲洗。在已知的组件中，需要通向燃烧室的附加的贯穿部，并且始终需要附加的冲洗流用于保护传感器。在本发明中，传感器或者说探测器可以在任何状态下分析整个火焰。因为在燃烧器中已经集成有点火设备并且在预混合室中产生可燃的混合物，所以不需要如现有技术那样的导燃燃烧器用于点火。
由于在燃烧过程中形成颗粒，在具有燃烧室的废气处理设备、所谓的反应器上的所有接头必须被冲洗，以便避免沉积物。因此，进入到废气处理设备或者说反应器中的贯穿部的数量应保持得尽可能少。
与现有技术相比，借助本发明既不需要引燃燃烧器，也不需要用于火焰传感器的贯穿部。此外，燃烧器是特别紧凑的。由此，用于有害气体的供应装置可以非常靠近火焰地布置。
根据本发明的一个有利构型，燃烧气体和氧化剂分别在基本上柱形的管中能够供应到燃烧器的预混合室中，其中，柱形管相对彼此同心地构造为外管和内管，并且外管和内管在径向上彼此间隔开地布置。以这种方式能够实现燃烧器的简单的装配和拆卸，此外，制造成本更低并且结构总体上更紧凑。
在本发明的意义上，除柱形管外，也可以考虑具有其它几何形状、例如多边形、尤其是六边形的管。
本发明的另一有利变型设置，传感器是光学传感器，尤其是紫外(UV)传感器或红外(IR)传感器，其中，火焰处于传感器的光学视场中。传感器能够简单地装配并且传感器相对于电测量方法不易受干扰。
通过光学探测可以识别具有不同燃烧气体类型的火焰。尤其也可以光学地探测氢气的燃烧。
对于不同的应用，商业上可购得具有不同光谱范围的不同探测器，使得存在总体上更广泛的使用范围。
通过光学探测，以通过外管供应燃烧气体和通过内管供应氧气的方式运行燃烧器，但也可以以通过内管供应燃烧气体和通过外管供应氧气的方式运行燃烧器。也可以考虑，借助红外探测器探测在混合室内的火焰中的细丝的炽热。如果将燃烧器这样地安装到反应器中，使得探测器的视线方向穿过供应装置朝冷却的、例如用液体冲洗的表面定向，则红外探测器是有利的。
原则上也可以考虑，电探测，即电离子流监控。
根据本发明的一个有利构型，光学传感器的视轴线与燃烧器的纵轴线大致重合，传感器尤其穿过燃烧器的内管探测和监控火焰。以这种方式覆盖大的探测场，使得能够实现火焰的安全且全面的探测以及连续的监控。在已知的燃烧器中，仅存在探测器的在火焰的纵向方向上受限的视场。
在本发明的一个扩展方案中，在燃烧器和传感器之间尤其布置有石英玻璃片，由此也简化了结构并且从而成本更低。此外，石英玻璃片将传感器与燃烧气体隔开并且密封气体引导部。因此，传感器与燃烧气体没有接触并且本身也不必密封地实施。
特别有利的是，燃烧气体在外管或内管中被引导，而氧化剂在外管或内管中被引导。因为在预混合室中不必完全混合，所以通过选择位于外部的气体种类在一定程度上能够影响在燃烧室中占主导的与有害气体接触的化学成分，例如是贫氧的还是富氧的化学成分。以这种方式可以影响燃烧的效率和氮氧化物的形成。
在本发明的一个扩展方案中，内管和外管是能导电的并且彼此借助绝缘装置电绝缘。在两个管之间施加有用于点火火花的电压，使得混合气体可以被点燃。
根据本发明的一个有利构型，优选光学的传感器相对于内管电绝缘。该敏感的光学传感器在通过施加高电压而产生点火火花时不带电荷，使得传感器由此被保护以防由于过电压而损坏。此外，避免测量值由于过电压而失真。
本发明的另一有利构型设置，点火设备具有至少一个布置在内管下端部上的、尤其向外指向的突出部，和/或点火设备具有至少一个在外管上的、尤其向内指向的突出部，用于在内管和外管之间产生点火火花。燃烧器可以借助点火火花直接被点燃。与现有技术相比需要较低的高电压用于点火。点火可靠地起作用。
根据本发明的一个扩展方案，点火设备具有布置在预混合室中的电极，用于在预混合室中产生点火火花。在该变型中，点火电压不通过气体引导管，而是通过通到预混合室中的绝缘地输送的电极施加，并且点火火花靠近接地的内管产生。在此，有利的是，所有燃烧器零件都可以接地并且仅须实现绝缘地输送到混合室中。
在本发明的另一变型中，外管电接地，而内管通过用于高电压的接头与点火适配器或点火变压器连接，用于产生从内管到外管的点火火花。所述管之一接地，而另一管、优选内管与电压源连接。因此，点火火花有针性地在内管端部上在到混合室的过渡部中产生。如果电绝缘装置位于燃烧器的冷却部分中，则它能够更简单地实现。出于电安全性原因，外管应接地，而内管引导点火电压。否则，向外导出点火电压的危险将更大。
可以设置，内管构造为用于测量预混合室中的电离子流的电极。如果内管电绝缘地安装，不但能够由此传导点火电压，而且只要未被点燃，就能够借助施加的交流电压以整流的电流分量形式产生火焰信号。此外，电探测可以被用作冗余信号，用于提高燃烧器的安全性。
根据本发明的另一有利构型，外管至少在预混合室的区域中由电绝缘陶瓷制造。预混合室可以由外管的下端部构成。也可以考虑，整个管由绝缘陶瓷制造。
在本发明的另一扩展方案中，在预混合室中布置有耐高温丝，即所谓的炽热丝，该耐高温丝伸入到传感器的光学视场中。在预混合室中，在混合燃烧气体和氧化剂混合的区域中已经形成火焰，火焰形成导致所述丝的加热。该丝被形成的火焰加热至炽热并且然后例如能借助红外探测器看到。如果丝非常细，则该丝在火焰熄灭时又迅速冷却，使得该丝不能用作对火焰的探测。由此避免了将提供不希望的假阳性信号的所谓再炽热。
根据本发明的另一有利构型设置，在预混合室中设置用于产生紊流的火焰保持器。当用空气代替氧气作为氧化剂时，需要火焰保持器。因为火焰速度如此低，使得火焰在没有火焰保持器的情况下将从预混合室被吹出。在火焰保持器上产生的紊流使火焰保持器上的火焰稳定。火焰保持器可以与外管电连接并且被用于产生点火火花。
在内管和外管之间可以设置至少一个距离保持器，用于机械地稳定或者说对中。距离保持器通常实施为电绝缘的，否则火花产生将无法起作用。
根据本发明的一个扩展方案，在外管和传感器之间设置管状的中间件，该中间件具有用于将燃烧气体或氧化剂供应到内管的供应管路。以这种方式，燃烧器能够简单地装配和拆卸，并且由于不同的中间件，燃烧器在大小和长度上可变化。此外，中间件用于气体供应装置和传感器的电绝缘连接。该中间件本身可以电接地。
在本发明的另一实施方式中设置，在基本上柱形的中间件的一端部上布置有带有传感器的玻璃片，而在另一端部上布置有借助绝缘体电绝缘的内管和/或外管。以这种方式，燃烧器的结构被进一步简化并且更紧凑。
如果在中间件和外管之间设置有用于点火设备的接头，尤其是用于高电压的接头，则可以进一步改进燃烧器的结构。
根据本发明的一个独立构思，设置一种废气处理设备或者说所谓的反应器，该废气处理设备或者说反应器具有至少一个布置在燃烧室中的燃烧器，用于产生用于燃烧工艺气体、优选有害气体的火焰。
所述设备具有至少一个用于工艺气体的供应装置和至少一个用于经热处理的废气的排放装置。
通过将火焰识别集成到燃烧器中能够实现废气处理设备的紧凑的结构形式，并且用于工艺气体的供应装置可以非常靠近火焰地被引导到反应器中。以便能够实现火焰与工艺气体的更强烈的相互作用。
由于在燃烧过程中形成颗粒，在废气处理设备或者说反应器上的所有接头必须被冲洗，以便避免沉积物。因此，到反应器中的贯穿部的数量应保持得尽可能少。
借助本发明，既不需要引燃燃烧器，也不需要用于火焰传感器的贯穿部。此外，燃烧器的结构特别紧凑，由此可以将用于有害气体的供应装置特别靠近火焰地布置。
尤其也可以是，将燃烧器和有害气体供应装置集成在一个模块中。在此，燃烧器例如可以居中地布置并且有害气体入口可以围绕着燃烧器布置在紧凑的模块中。由此减少在反应器盖上的旋紧件数量并且有害气体管路可以特别靠近燃烧器或火焰地被引导。
根据本发明的废气处理设备的第一有利扩展方案，燃烧器在装配位态中布置在燃烧室上方、尤其大致垂直于废气处理设备地布置。以这种方式确保火焰与有害气体在燃烧室中的均匀的相互作用。
具有竖直安装的燃烧器的结构形式简化了使用具有可运动零件、例如关闭活门或者说所谓的“遮光板”的光学探测器，用于自监控。
根据本发明的一个有利构型，设置用于冲洗气体、尤其是氮气的供应管路，其中，冲洗气体能够经由在用于工艺气体的供应装置的端部上的多孔烧结体冲入，用于排出颗粒。在一些工艺中，尤其在有害气体到反应器中的出口处出现由于回流的湿气、氧化剂或也由于热反应而形成沉积物。然而，加热的冲洗气体的供应也是有利的，尤其在工艺气体倾向于在冷表面上凝结的情况下。
根据本发明的另一有利构型，液体供应部尤其设置在燃烧室的侧壁上。根据本发明的燃烧器可以使用在具有被液体冲洗的壁的废气处理设备或者说反应器中。为了保护有害气体入口免受液体飞溅物，在侧壁上的液体供应部之前安装有小凸缘。反应器的盖可以为了更好的热绝缘而实施为双层壁的。盖内侧的提高的表面温度降低固体物质附着的概率。通过双层壁的盖可以供应冲洗气体、例如氮气，所述冲洗气体经由在有害气体供应装置的端部上的多孔烧结体冲入，用于排出颗粒。
根据本发明的一个扩展方案，设置用于清洁在用于工艺气体的供应装置上的沉积物的冲杆。如果在有害气体入口中在壁上形成沉积物，则这些沉积物可以被冲杆自动地刮掉。替代地，也可以在有害气体入口中安装喷嘴，该喷嘴以确定的时间间隔或在有害气体管路中压力上升的情况下，用气体脉冲将沉积物从壁吹落。也可以用来自安装在有害气体入口中的喷嘴的液体射流进行清洁。为了在反应器盖上避免沉积物，可以将冲洗气体从边缘沿着盖向中心冲入。
由于燃烧器的紧凑结构形式，在废气处理设备或者说反应器上具有多个燃烧器的实施方式也是可能的。为此，例如将有害气体供应装置布置在反应器盖的中心，并且两个或多个燃烧器优选以火焰向中心的略微倾斜的方式布置在围绕着这些供应装置的外圆周上。燃烧器也可以这样地倾斜，使得该燃烧器在反应器中产生漩涡，由此能够在反应器中实现更稳定的流动和更好的混合。
点火和火焰探测集成在根据本发明的燃烧器中，使得可以考虑其它结构形式，在这些结构形式中，一个或多个燃烧器穿过被液体冲洗的侧壁伸到燃烧室中并且在侧面作用到从上面通过盖供应的有害气体流上。
对于废气处理设备的特别细长的构型，燃烧器可以居中地布置在反应器的盖上并且有害气体供应可以通过反应器的侧壁进行。
根据本发明的另一有利构型设置用于反应气体、尤其是氧化剂和/或还原剂的至少一个供应管路。尽管燃烧器允许燃烧气体-氧化剂比例的变化，但对于确定的工艺而言，可能需要将氧化剂，例如空气或氧气，或还原剂如燃烧气体附加地供应到反应器中。用于反应气体的这种供应装置可以安装在反应器的盖上。
根据本发明的另一有利构型，废气处理设备具有至少两个布置在燃烧室处的燃烧器，其中，每个燃烧器配属有用于燃烧气体或氧化剂的单独的供应装置。由于该实施方式而得到在燃烧器运行时的冗余，使得由此在燃烧器失效时和在燃烧器维护时避免工艺设备的高失效代价。
本发明的一个扩展方案设置调节和/或控制装置，用于尤其根据布置在对应燃烧器上的、用于探测和/或监控对应燃烧器的火焰的传感器的信号调节和/或控制用于燃烧气体或氧化剂的供应装置。
可以设置，传感器是火焰电离电极。在废气处理设备的该实施方式中，可以将电极通过燃烧器，尤其通过内管引导到火焰中，以便避免电极的污染。在对多个燃烧器进行火焰监控时，电火焰监控相对于光学火焰监控是有利的，因为电火焰监控有针对性地监控所配属的燃烧器的火焰。光学监控系统有时探测到多个燃烧器的火焰，使得不能确定或不能准确地确定各个燃烧器的状态。
根据附图由下面的实施例说明得到本发明的另外的目标、优点、特征和应用可能性。在此，所有说明的和/或图示地示出的特征单独地或以任意有意义的组合与其在权利要求中的合并或所述权利要求的引用关系无关地构成本发明的内容。
附图说明
在此，部分示意性地示出：
图1具有点火设备和具有传感器的燃烧器；
图2至图10根据图1的燃烧器的另外的实施方式；
图11具有根据图1至图10的燃烧器的废气处理设备的模块；
图12用于废气处理设备的模块，该模块具有冲杆、烧结体并且具有用于冲洗气体的供应管路；
图13用于废气处理设备的模块，该模块具有带有喷嘴的、用于清洁介质的供应装置；
图14具有激冷区域以及用于经热处理的废气的排放装置的废气处理设备；
图15和图16废弃处理设备的另外的实施方式；
图17具有随后的清洗级和液体回路的废气处理设备；
图18具有两个燃烧器和单独的供应装置的废气处理设备的另一实施方式；
图19根据图18的废气处理设备的另一示图；和
图20具有构型为电离电极的火焰监控器的燃烧器。
在下面根据实施方式所示的附图的示图中，相同或相同作用的构件设有附图标记，以便改善可读性。
具体实施方式
从图1可看到用于产生用于在燃烧室中燃烧工艺气体、尤其是有害物质的火焰33的燃烧器1。
供应管路5、6用于供应流入到预混合室12中的燃料气体和氧化剂。
点火设备10、11设置为用于点燃处于预混合室12中的气体混合物。
从图1也可得出，布置在燃烧器1上、尤其布置在燃烧器1的与预混合室12对置的端部上的传感器4，用于探测和/或监控火焰33。
根据图1以及图2至10，将燃烧气体和氧化剂分别在基本上柱形的管2、3中供应到燃烧器1的预混合室12中。柱形管2、3相对彼此同心地构造为外管2和内管3，其中，外管2和内管3在径向上相对彼此间隔开地布置。视应用而定，燃烧气体在外管2或内管3中被引导，而氧化剂与此相应地在外管2或内管3中被引导。
在本实施例中，内管3和外管2是可导电的并且相对彼此借助绝缘装置7电绝缘。
在根据图8、9和10以及图1至6的实施例中，外管3电接地，而内管2经由用于高电压11的接头与点火适配器或点火变压器连接，用于产生从内管2到外管3的点火火花。以这种方式可以有针对性地在内管2的端部上在到混合室12的过渡部中产生点火火花。出于电安全性原因，外管3应接地，而内管2引导点火电压。
可以设置，内管2构造为用于测量预混合室12中的离子电流的电极。如果内管2电绝缘地安装，则不但能够由此传导点火电压，而且只要未被点燃，就借助施加的交流电压产生呈整流的电流分量形式的火焰信号。此外，电探测可以被用作冗余信号，用于提高燃烧器1的安全性。
根据图1至10，在内管3和外管2之间可以设置至少一个距离保持器9，用于机械稳定或者说用于管2、3的对中。该距离保持器9实施为电绝缘的，因为否则不能在管2、3之间实现点火。
根据图1至10的实施例直观说明，在外管2和传感器4之间设置有管状的中间件34，该中间件具有用于将燃烧气体或氧化剂供应到内管3的供应管路5。在基本上柱形的中间件34的一端部上布置有玻璃片8、尤其是石英玻璃片和传感器4，而在另一端部上布置有借助绝缘体7电绝缘的内管3和/或外管2。中间件34主要用于气体供应装置和传感器的电绝缘连接。该中间件可以电接地。
在本实施例中，传感器4作为光学传感器，尤其是紫外或红外传感器，其中，火焰33处于传感器4的光学视场中。光学传感器4相对于内管3电绝缘。
此外，如从图1至10还可得出的那样，传感器4的视轴线与燃烧器1的纵轴线大致重合，使得传感器元件穿过内管3感测。因此，传感器4穿过燃烧器1的内管3探测和监控火焰33。
根据图10的实施方式直观说明，在预混合室12中布置有耐高温丝14、尤其是炽热丝，该耐高温丝伸入到传感器4的光学视场中。
根据图1至6以及8至10，在中间件34和外管2之间设置有用于点火设备11、尤其是用于待施加高电压的接头。
点火设备10、11具有至少一个布置在内管3的下端部上，尤其向外指向的突出部10。
根据图5、图6和图9也可以设置，点火设备10、11具有至少一个布置在外管2上、尤其向内指向的突出部35，用于在内管3和外管2之间产生点火火花。
该突出部35例如可以如图5中所示的那样构造为锯齿状或尖端状，或如在图6中所示的那样构造为棒状。当然，在本发明的意义上也可以考虑其它几何形状。图9例如示出向上指向的突出部35。
根据图7，点火设备10、11具有布置在预混合室12中的电极36，用于在预混合室中产生点火火花12。在该实施方式中，点火电压不通过气体引导管2、3，而是通过通到混合室12中的绝缘地输送的电极36施加，并且点火火花靠近接地的内管2产生。
可以设置，外管2至少在预混合室12的区域中由电绝缘陶瓷制造。
根据图8和图9的实施方式直观说明，在预混合室12中可以设置用于产生紊流的火焰保持器13。
在根据图1的实施方式中，内管2上的突出部10构造为中央突出部，与此相反地，图2示出一个实施方式，其中，突出部10由向外指向的尖端或锯齿构成。根据图3，这些尖端10可以倾斜地延伸。通过突出部的构型可以影响气体流入到预混合室12中并且由此也影响火焰33的形状。
由图11至17得出废气处理设备22或者说所谓的反应器，该废气处理设备或者说反应器具有至少一个布置在燃烧室32中的燃烧器1，用于产生用于燃烧工艺气体、优选有害气体的火焰33。燃烧器尤其可以是上面所说明的燃烧器1。
废气处理设备22具有至少一个用于工艺气体的供应装置16和至少一个用于经热处理的废气的排放装置31。
当前，燃烧器1和有害气体供应装置16集成在模块15中。在此，燃烧器1例如可以居中地布置，而用于工艺气体的供应装置16可以围绕着燃烧器1布置在该紧凑的模块15中。由此减少在废气处理设备22的盖上的旋紧件数量，并且用于工艺气体的供应装置16可以特别靠近燃烧器1或者说火焰33被引导。
具有竖直安装的燃烧器的结构形式简化了使用具有可运动零件、例如关闭活门，所谓的“遮光板”的光学探测器，用于自监控。图11至13尤其直观说明作为根据图17的废气处理设备22的详细示出部分的模块15。
根据图11至13以及16和17，燃烧器1在装配位态中布置在燃烧室32上方，尤其大致垂直于废气处理设备22。
在根据图12的当前实施例中设置至少一个用于冲洗气体、尤其是氮气的供应管路19。冲洗气体可以经由在用于工艺气体的供应装置16的端部上的多孔烧结体18冲入，用于排出颗粒。尤其在到废气处理设备22中的出口处可能出现由于回流的湿气、氧化剂或也由于热而形成沉积物。这些沉积物用冲洗气体冲走。
在通常的应用中，使用由于加热或由于与氧气或湿气反应而形成可能沉积在所有表面上的固体物质的气体。为了从反应器内表面除去这样的沉积物，可以使用机械清洁装置，例如刮刀。但这些机械清洁装置易受干扰。因此，根据本发明的燃烧器1优选使用在具有被液体冲洗的壁的反应器或者说废气处理设备22中。
根据图14至17，对于废气处理设备22或反应器的被液体冲洗的壁，尤其在燃烧室32的侧壁上设置有液体供应部23。为了保护用于工艺气体16的供应装置或者说有害气体入口免受液体飞溅物，可以在液体供应部23之前在侧壁上安装如从图14至16可看到的小凸缘24。
废气处理设备22的盖可以为了更好的热绝缘而实施为双层壁的。盖内侧的提高的表面温度降低了固体物质附着的概率。通过双层壁的盖可以被供应冲洗气体、例如氮气，该冲洗气体经由在有害气体供应装置16的端部上的多孔烧结体18冲入，用于排出颗粒。
根据图13的实施方式设置，在有害气体入口16中布置喷嘴20，该喷嘴以确定的时间间隔或在有害气体管路16中压力上升时，用气体脉冲将沉积物从壁吹走。也可以用来自在有害气体入口16中安装在用于清洁介质的供应装置21上的喷嘴20的液体射流进行清洁。为了避免在废气处理设备22的盖上的沉积物，可以将冲洗气体从边缘沿着盖向中心冲入。
尽管燃烧器1允许燃烧气体-氧化剂比例的变化，但对于确定的工艺需要将氧化剂如空气或氧气，或还原剂，例如燃烧气体附加地供应到燃烧室32中。用于反应气体的这种供应管路25可以被安装在反应器22的盖中。
根据图15设置至少一个用于反应气体、尤其是氧化剂和/或还原剂的供应管路25。
由图14得出，用于废气处理设备22的经热处理的废气的排放装置31通到用于在燃烧之后快速冷却气体的激冷区域30中。
图17示出连接到废气处理设备22上的清洗级，该清洗级具有湿式清洗器26、热交换器28和泵29。在该清洗级中，可溶性气体和颗粒，例如在燃烧中形成的固体物质和酸用清洗液体洗掉。清洗液体借助泵29经由热交换器28和未示出的用于调节和测量通流量的装置被输送到清洗路段和废气处理设备中，并且流回到储存箱中。储存箱具有用于新鲜水的供应装置和用于调节pH值的碱液的供应装置，和用于排空的流出口以及用于液位、pH值和温度的传感器。清洗级可以连接到抽吸装置上，使得可以在废气处理设备22中产生负压。
由于燃烧器的紧凑的结构形式，在废气处理设备22上或者说在反应器上具有多个燃烧器1的实施方式也是可能的。为此，有害气体供应装置16例如布置在反应器盖的中心并且两个或多个燃烧器1布置在围绕着这些供应装置的外圆周上，优选以火焰33向中心略微倾斜的方式。
燃烧器1也可以这样地倾斜，使得该燃烧器在反应器22中产生漩涡，由此在反应器22中能够实现更稳定的流动和更好的混合。图14和15示出具有两个燃烧器1的实施方式。在根据图18至20的实施方式中也设置多个、尤其是两个燃烧器1。
因为在根据本发明的燃烧器中集成了点火和火焰探测，可以考虑其它实施方式，在这些实施方式中如在图15中所示的那样，一个或多个燃烧器1穿过被液体冲洗的侧壁伸到反应器22中，并且在侧面作用到从上面通过盖供应的有害气体流上。
如果反应器应构型得特别细长，也可以考虑这样的结构形式，在该结构形式中，燃烧器1在中央布置在反应器的盖上，而有害气体供应装置16如由图16得出的那样穿过反应器22的侧壁实现。
由图18至20得出废气处理设备的另一实施方式。由此能够得出一种用于借助燃烧反应器或者说废气处理设备22清除废气的方法，在所述反应器或者说废气处理设备上布置有至少两个燃烧器1。以这种方式，在一个燃烧器1失效时，反应器22可以借助至少一个另外的燃烧器1继续运行。
如从图18和图19可看到，两个燃烧器1具有彼此独立的、用于燃烧气体或氧化剂的供应装置37、38，使得可以借助调节和/或控制装置39彼此独立地调节用于每个燃烧器1的燃烧气体或氧化剂。此外，燃烧器1也可以借助单独的点火设备彼此独立地点火。每个燃烧器1具有自身的预混合室12。
此外，在根据图18至20的实施例中，每个燃烧器1具有单独的并且与其它燃烧器1无关的火焰监控装置，其中，火焰监控装置优选这样地集成到燃烧器1中，使得该火焰监控装置仅感测燃烧器的火焰，而不感测燃烧反应器22中的其它燃烧器1或燃烧反应的火焰。
在根据图20的当前实施例中，火焰监控装置构造为电离电极40，使得对应的传感器感测在所配属的燃烧器1的预混合室12中的火焰形成。电极40可以通过燃烧器1、优选通过内管3被引导到火焰33中。在多个燃烧器1的火焰监控时，电火焰监控相对于光学火焰监控可以是有利的，因为电火焰监控有针对性地监控所配属的燃烧器1的火焰33。
可以考虑具有根据图10的燃烧器的实施变型，其中，炽热丝14布置在预混合室12中，而光学传感器、尤其是红外传感器布置在燃烧器1的对置的端部上。对于该变型有利的是，反应器或者说废气处理设备22至少沿传感器4的视线方向具有被水冲洗的表面，使得在反应器22中没有炽热的表面能够干扰火焰探测。
如果燃烧器1之一的火焰33熄灭，则由于独立的火焰监控，仅针对该燃烧器1借助调节或控制装置39阻断燃烧气体供给或氧化剂供给，即阻断供应装置37、38。其它燃烧器1不被此涉及。
氧化剂当前可以是氧气、富含氧气的空气或空气。
如由图18也得出，有害气体供应装置16配备有旁通阀27。用于燃烧气体或氧化剂的供应装置37、38在用于燃烧气体或氧化剂的调节或控制装置39的最后的截止阀之后具有冲洗气体接头41。
下面根据图18至20详细地说明用于清除废气的方法。借助火焰监控装置的传感器4探测燃烧器1的失效，并且通过调节或控制装置39中断燃烧气体和氧化剂的供应。在燃烧器1失效之后，通过比较传感器信号检查，是第二燃烧器还是其它燃烧器1仍是激活的。
对于其它燃烧器1仍激活的情况，失效的燃烧器1借助自身的点火设备被重新点燃，而不发生废气清除的中断。在反应器22之前的旁通阀27保持朝反应器22的方向打开。
如果两个或所有燃烧器1失效，则有害气体借助旁通阀27被引到旁路42中并且提供能够关闭之前打开的过程的信号。
在燃烧器1失效时，可以暂时提高在另一燃烧器1上的燃烧气流。如果燃烧器1失效或关闭，则冲洗流可以经由冲洗气体接头41被引导通过该燃烧器1，以便保持燃烧器1免受湿气、颗粒和腐蚀性物质。
由于根据图18和19的实施方式而得到燃烧器1的冗余，使得由此在燃烧器故障时避免工艺设备的高失效代价。燃烧器1可以以任意距离和任意定向相对彼此布置，因为这些燃烧器不必都点火。
附图标记列表
1 燃烧器
2 外管
3 内管
4 传感器
5 到内管的供应管路
6 到外管的供应管路
7 绝缘装置
8 玻璃片/石英玻璃片
9 距离保持器
10 突出部
11 用于高电压的接头
12 预混合室
13 火焰保持器
14 炽热丝
15 模块
16 用于工艺气体的供应装置
18 烧结体
19 用于冲洗气体的供应管路
20 喷嘴
21 用于清洁介质的供应装置
22 废气处理设备
23 液体供应部
24 凸缘
25 用于反应气体的供应管路
26 湿式清洗器
27 旁通阀
28 热交换器
29 泵
30 激冷区域
31 用于经热处理的废气的排放装置
32 燃烧室
33 火焰
34 管状的中间件
35 外管的突出部
36 电极
37 供应装置
38 供应装置
39 调节和/或控制装置
40 电离电极
41 冲洗气体接头
42 旁路

Claims (25)

1.一种用于产生用于在燃烧室中燃烧工艺气体、尤其是有害物质的火焰(33)的燃烧器(1)，所述燃烧器具有分别用于供应流入到预混合室(12)中的燃烧气体和氧化剂的供应管路(5、6)，并且具有用于点燃处于所述预混合室(12)中的气体混合物的点火设备(10、11)，其特征在于，设置有布置在所述燃烧器(1)上、尤其布置在所述燃烧器(1)的与所述预混合室(12)对置的端部上的传感器(4)，用于探测和/或监控所述火焰(33)。
2.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述燃烧气体和氧化剂分别在基本上柱形的管(2、3)中能够供应到所述燃烧器(1)的预混合室(12)中，其中，所述柱形的管(2、3)相对彼此同心地构造为外管(2)和内管(3)并且所述外管(2)和所述内管(3)在径向上彼此间隔开地布置。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述传感器(4)是光学传感器，尤其是紫外传感器或红外传感器，其中，所述火焰(33)处于所述传感器(4)的光学视场中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述传感器(4)的视轴线与所述燃烧器(1)的纵轴线大致重合，尤其是，所述传感器(4)穿过所述燃烧器(1)的内管(3)探测和监控所述火焰(33)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，在所述燃烧器(1)和所述传感器(4)之间布置有玻璃片(8)，尤其是石英玻璃片。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，燃烧气体在所述外管(2)或所述内管(3)中被引导，而氧化剂在所述外管(2)或所述内管(3)中被引导。
7.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述内管(3)和所述外管(2)是能导电的并且彼此借助绝缘装置(7)电绝缘。
8.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述传感器(4)相对于所述内管(3)电绝缘。
9.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述点火设备(10、11)具有至少一个布置在所述内管(3)的下端部上的、尤其向外指向的突出部(10)和/或所述点火设备(10，11)具有至少一个布置在所述外管(2)上的、尤其向内指向的突出部(35)，用于在所述内管(3)和所述外管(2)之间产生点火火花。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述点火设备(10、11)具有布置在所述预混合室(12)中的电极(36)，用于在所述预混合室(12)中产生点火火花。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述外管(3)电接地，而所述内管(2)通过用于高电压(11)的接头与点火适配器或点火变压器连接，用于产生从所述内管(2)到所述外管(3)的点火火花。
12.根据权利要求10所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述外管(2)至少在所述预混合室(12)的区域中由电绝缘陶瓷制造。
13.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，在所述预混合室(12)中布置有耐高温丝(14)，所述耐高温丝伸入到所述传感器(4)的光学视场中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，在所述预混合室(12)中设置有用于产生紊流的火焰保持器(13)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，在所述外管(2)和所述传感器(4)之间设置有管状的中间件(34)，所述中间件具有用于将燃烧气体或氧化剂供应到所述内管(3)的供应管路(5)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，在基本上柱形的中间件(34)的一端部上布置有带有所述传感器(4)的玻璃片(8)，而在另一端部上布置有借助绝缘体(7)电绝缘的所述内管(3)和/或所述外管(2)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，在所述中间件(34)和所述外管(2)之间设置有用于所述点火设备(11)的接头、尤其是用于高电压的接头。
18.一种废气处理设备(22)，所述废气处理设备具有至少一个布置在燃烧室(32)处的、尤其根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，所述燃烧器用于产生用于燃烧工艺气体、优选有害气体的火焰(33)，所述废气处理设备具有至少一个用于工艺气体的供应装置(16)和具有至少一个用于经热处理的废气的排放装置(31)。
19.根据权利要求18所述的废气处理设备(22)，其特征在于，所述燃烧器(1)在装配位态中布置在所述燃烧室(32)的上方，尤其大致垂直于所述废气处理设备(22)地布置。
20.根据权利要求18或19所述的废气处理设备(22)，其特征在于，设置用于冲洗气体、尤其是氮气的供应管路(19)，其中，所述冲洗气体能够经由在用于工艺气体的供应装置(16)的端部上的多孔烧结体(18)冲入，用于排出颗粒。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的废气处理设备(22)，其特征在于，液体供应部(23)尤其设置在所述燃烧室(32)的侧壁上。
22.根据前述权利要求中任一项所述的废气处理设备(22)，其特征在于，设置用于反应气体、尤其是氧化剂和/或还原剂的至少一个供应管路(25)。
23.根据前述权利要求中任一项所述的废气处理设备(22)，其特征在于，设置至少两个布置在所述燃烧室(32)处的燃烧器(1)，其中，每个燃烧器(1)配属有用于燃烧气体或氧化剂的单独的供应装置(37、38)。
24.根据权利要求23所述的废气处理设备(22)，其特征在于，设置调节和/或控制装置(39)用于尤其根据布置在对应燃烧器(1)上的、用于探测和/或监控对应燃烧器(1)的火焰(33)的传感器(4)的信号调节和/或控制用于燃烧气体或氧化剂的供应装置(37、38)。
25.根据权利要求23或24所述的废气处理设备(22)，其特征在于，至少一个传感器(4)是电离电极(40)。
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