CN113477043B - 废气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种废气处理系统，包括预处理装置和氮氧化物处理装置，预处理装置包括第一壳体和点火组件，第一壳体内设有第一处理腔，第一壳体上设有与第一处理腔连通的废气入口，点火组件设置于第一壳体上，用于向第一处理腔喷射等离子体，氮氧化物处理装置用于对废气进行SNCR选择性非催化还原处理，氮氧化物处理装置的内部与第一处理腔连通。利用预处理装置中等离子体产生的高温环境的余热，在氮氧化物废气装置中对废气进行SNCR选择性非催化还原技术处理，可有效将氮氧化物的排放浓度降低。

Description

废气处理系统
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种废气处理系统。
背景技术
现有技术中，很多半导体产线使用等离子水洗式废气处理装置进行生产工艺中的废气处理。等离子水洗式废气处理装置均使用氮气作为等离子体气源，同时工艺腔体的真空泵所排放的氮气也会进入到废气处理装置中，从而导致此类型废气处理装置产生的热能型氮氧化物的浓度超高。国标规定氮氧化物的排放标准在240mg/m3，个别地方标准的氮氧化物的排放标准在50mg/m3，从而导致半导体产线的终端氮氧化物的处理需求增大，需要投入大量的资金进行处理。随着产线的急速扩产，等离子水洗式废气处理装置的使用数量增加，急需进行氮氧化物气体的处理。
针对氮氧化物的问题，现有的比较常用的废气处理方式为SCR(选择性催化还原)与SNCR(选择性非催化还原)。SCR选择性催化还原工艺，是应用广泛，效率较高的工艺之一。烟气进入SCR反应器，在合适的温度条件下，在催化剂的催化作用下，氨气与氮氧化物发生反应，从而脱除氮氧化物，缺点是需要使用催化剂，增加使用成本。SNCR选择性非催化还原是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂，所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。由于该工艺不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂，缺点是需要使用高温环境，增加了能量的使用成本。
以上两种处理方式的设备均为传统工业领域中的氮氧化物废气处理的方式，因为半导体行业的等离子式废气处理装置的体积小，占地面积1平米，高度2米，传统工业的氮氧化物的处理设备不能适用于半导体行业中使用的等离子式废气处理装置的使用。
发明内容
本发明提供一种废气处理系统，用以解决现有技术中废气处理系统处理氮氧化物耗能大，成本高的缺陷，实现利用等离子式废气处理装置的余热来实现SNCR的处理方式，节约能量成本的同时，在有限的空间内降低氮氧化物的排放浓度。
本发明提供一种废气处理系统，包括预处理装置和氮氧化物处理装置，所述预处理装置包括第一壳体和点火组件，所述第一壳体内设有第一处理腔，所述第一壳体上设有与所述第一处理腔连通的废气入口，所述点火组件设置于所述第一壳体上，用于向所述第一处理腔喷射等离子体，所述氮氧化物处理装置用于对废气进行SNCR选择性非催化还原处理，所述氮氧化物处理装置的内部与所述第一处理腔连通。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述氮氧化物处理装置包括第二壳体，所述第二壳体内设有第二处理腔，所述第二壳体的一端与所述第一壳体连接，且所述第二处理腔与所述第一处理腔连通，所述第二壳体上设有氨气入口。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述氮氧化物处理装置还包括限流板，所述限流板设置于所述第二壳体的另一端。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述氮氧化物处理装置还包括用于检测所述第二处理腔温度的第一温度检测件。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述氮氧化物处理装置还包括用于检测氮氧化物浓度的第一浓度检测件，所述第一浓度检测件设置于所第二处理腔内。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括喷淋装置，所述喷淋装置包括第三壳体和喷淋组件，所述第三壳体内设有喷淋腔，所述第三壳体与所述第二壳体连接，所述喷淋腔与所述第二处理腔连通，所述喷淋组件设置于所述第三壳体上，用于对所述喷淋腔内的废气进行喷淋降温。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括干燥装置，所述干燥装置包括第四壳体和干燥组件，所述第四壳体内设有接水腔和干燥腔，所述第四壳体与所述第三壳体连接，所述喷淋腔、所述接水腔与所述干燥腔沿废气流通方向依次连通，所述干燥组件设置于所述干燥腔内。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括吸附装置，所述吸附装置包括第五壳体和吸附组件，所述第五壳体内设有吸附腔，所述第五壳体与所述第四壳体连通，所述吸附腔与所述干燥腔连通，所述吸附组件填充于所述吸附腔内。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括排气监测装置，所述排气监测装置包括第六壳体、第二温度检测件和第二浓度检测件，所述第六壳体内设有排气腔，所述第六壳体与所述第五壳体连接，所述排气腔与所述吸附腔连通，所述第二温度检测件和所述第二浓度检测件均设置于所述排气腔内。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述排气监测装置还包括风机，所述风机与所述排气腔连通。
本发明提供的废气处理系统，第一壳体的一端设置废气入口和点火组件，工艺有害废气通过废气入口进入第一处理腔内，等离子体通过点火组件进入第一处理腔内，在第一处理腔内形成高温环境，在预处理装置的高温环境中进行废气处理，能够保证废气的处理效率。在预处理装置与氮氧化物废气装置沿废气流通方向依次连通，利用预处理装置中等离子体产生的高温环境的余热，在氮氧化物废气装置中对废气进行SNCR选择性非催化还原技术处理，可有效将氮氧化物的排放浓度降低。
本发明可以规避SCR选择性催化还原工艺技术中需要使用催化剂，增加使用成本的问题，同时可以解决SNCR选择性非催化还原工艺技术中需要使用高温环境，废气处理系统需单独提供高温环境，进而增加能量使用成本的问题。本发明根据氮氧化物处理的原理结合等离子式废气处理装置实现，利用等离子式废气处理装置的余热来实现SNCR的处理方式，节约能量成本的同时，在有限的空间内降低氮氧化物的排放浓度。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的废气处理系统的结构示意图；
附图标记：
100：预处理装置；110：第一壳体；120：点火组件；111：第一处理腔；112：废气入口；
200：氮氧化物处理装置；210：第二壳体；220：限流板；230：第一温度检测件；240：第一浓度检测件；211：第二处理腔；212：氨气入口；
300：喷淋装置；310：第三壳体；320：喷淋组件；311：喷淋腔；312：气孔；321：水泵；322：喷头；323：水管；324：支管；325：排水阀；
400：干燥装置；410：第四壳体；420：干燥组件；430：隔板；440：第三温度检测件；411：接水腔；412：干燥腔；
500：吸附装置；510：第五壳体；520：吸附组件；
600：排气监测装置；610：第六壳体；620：第二温度检测件；630：第二浓度检测件；640：风机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1所示，本发明实施例提供的废气处理系统，包括预处理装置100和氮氧化物处理装置200，预处理装置100包括第一壳体110和点火组件120，第一壳体110内设有第一处理腔111，第一壳体110上设有与第一处理腔111连通的废气入口112，点火组件120设置于第一壳体110上，用于向第一处理腔111喷射等离子体，氮氧化物处理装置200用于对废气进行SNCR选择性非催化还原处理，氮氧化物处理装置200的内部与第一处理腔111连通。
本发明实施例的废气处理系统，第一壳体110的一端设置废气入口112和点火组件120，工艺有害废气通过废气入口112进入第一处理腔111内，等离子体通过点火组件120进入第一处理腔111内，在第一处理腔111内形成高温环境，在预处理装置100的高温环境中进行废气处理，能够保证废气的处理效率。在预处理装置100与氮氧化物废气装置沿废气流通方向依次连通，利用预处理装置100中等离子体产生的高温环境的余热，在氮氧化物处理装置200中对废气进行SNCR选择性非催化还原技术处理，可有效将氮氧化物的排放浓度降低。
本发明可以规避SCR选择性催化还原工艺技术中需要使用催化剂，增加使用成本的问题，同时可以解决SNCR选择性非催化还原工艺技术中需要使用高温环境，废气处理系统需单独提供高温环境，进而增加能量使用成本的问题。本发明根据氮氧化物处理的原理结合等离子式废气处理装置实现，利用等离子式废气处理装置的余热来实现SNCR的处理方式，节约能量成本的同时，在有限的空间内降低氮氧化物的排放浓度。
本发明可以实现半导体产线中使用的等离子废气处理装置在实现工艺有害废气处理的同时来处理由此废气处理环境产生的氮氧化物的排放，集成在一台设备上进行同步处理，减少半导体产线对氮氧化物的终端处理成本。本发明排放的氮氧化物浓度可以满足国家环保要求240mg/m3及个别地方环保要求50mg/m3。同时，由于半导体产线的氮氧化物处理通常为与厂务终端，因此待处理的废气量大，系统的容量则需要相应增大，装置组成结构庞大，占用空间量较大，而本发明的废气处理系统可设置在半导体生产线上各厂务起始端，单次工作的废气处理量较少，所以系统的容量较小，结构体积较小，能够在满足工作要求的同时，最大程度的减小空间占用量。
本实施例中，点火组件120可采用火炬。第一壳体110可采用陶瓷壳体，耐高温的同时具有保温效果。
根据本发明提供的一个实施例，氮氧化物处理装置200包括第二壳体210，第二壳体210内设有第二处理腔211，第二壳体210的一端与第一壳体110连接，且第二处理腔211与第一处理腔111连通，第二壳体210上设有氨气入口212。本实施例中，第一壳体110的一端设置废气入口112和点火组件120，另一端与第二壳体210连接，第一处理腔111与第二处理腔211贯通，废气由第一处理腔111流向第二处理腔211，通过第二壳体210上设置的氨气入口212向第二处理腔211内通入氨气，第二处理腔211利用第一处理腔111内高温环境的余热进行对废气进行SNCR选择性非催化还原技术处理，可有效将氮氧化物的排放浓度降低。
本实施例中，氨气由氨气入口212的进气方向垂直于第二处理腔211内废气的流通方向，最大程度的与废气接触，使SNCR选择性非催化还原反应进行完全。
在一个实施例中，第二壳体210的外部需要包裹有保温装置，防止第二处理腔211内温度散失。
根据本发明提供的一个实施例，氮氧化物处理装置200还包括限流板220，限流板220设置于第二壳体210的另一端。本实施例中，限流板220为透气孔312板，设置在第二壳体210远离第一壳体110的一端，横置在第二处理腔211的横截面上，废气中的氮氧化物与氨气在第二处理腔211内完成SNCR选择性非催化还原后，经过限流板220进入下一处理工序，限流板220的设置可延长氮氧化物与氨气在第二处理腔211内的停留时间，即延长氮氧化物与氨气的反应时间，提高氮氧化物的处理效率。
根据本发明提供的一个实施例，氮氧化物处理装置200还包括用于检测第二处理腔211温度的第一温度检测件230。本实施例中，第二处理腔211的内部安装有第一温度检测件230，能够实时反馈第二处理腔211内部的温度变化，保证氮氧化物处理装置200在进行SNCR选择性非催化还原工艺时温度维持在850-1000℃之间，确保反应充分。
本实施例中，第一温度检测件230可采用温度传感器、耐高温的温度计等。
根据本发明提供的一个实施例，氮氧化物处理装置200还包括用于检测氮氧化物浓度的第一浓度检测件240，第一浓度检测件240设置于所第二处理腔211内。本实施例中，第二处理腔211的内部安装有第一浓度检测件240，能够实时反馈第二处理腔211内部的氮氧化物浓度变化，进而根据第一浓度检测件240检测的氮氧化物浓度的数值调节氨气入口212进入第二处理腔211的氨气流量，保证氮氧化物处理装置200在进行SNCR选择性非催化还原工艺时氮氧化物与氨气之间的配比，确保反应充分的同时，不产生氨气余量浪费。
本实施例中，第一浓度检测件240可采用氮氧化物浓度传感器。
根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的废气处理系统还包括喷淋装置300，喷淋装置300包括第三壳体310和喷淋组件320，第三壳体310内设有喷淋腔311，第三壳体310与第二壳体210连接，喷淋腔311与第二处理腔211连通，喷淋组件320设置于第三壳体310上，用于对喷淋腔311内的废气进行喷淋降温。本实施例中，在氮氧化物处理装置200的下部安装喷淋装置300，第二壳体210的一端与第一壳体110连接，另一端与第三壳体310连接，第二处理腔211与喷淋腔311贯通，废气由第二处理腔211流向喷淋腔311，喷淋组件320可对喷淋腔311进行喷水，以在喷淋腔311内实现对由第二处理腔211内流出的高温废气进行降温的作用。
本实施例中，喷淋组件320包括喷头322、水管323、水泵321和蓄水池，喷头322设置在喷淋腔311内，水管323一端通入蓄水池，另一端穿过第三壳体310与喷头322连接，水泵321设置在水管323上，将蓄水池内的水泵321入喷头322，喷头322向喷淋腔311喷洒，喷头322的喷洒效果可为两侧对称式喷洒，也可为周向环绕式喷洒，喷洒方向与废气在喷淋腔311内的流通方向相垂直，最大程度的与废气接触，提高降温效果。
在一个实施例中，在第二处理腔211与喷淋腔311之间设有气孔312，用于喷射CDA(压缩干燥空气)气体，即在第二壳体210与第三壳体310的连接处分布有气孔312，其作用是利用吹扫的CDA气体将喷淋腔311内水汽压制，防止水汽扩散到第二处理腔211内，影响第二处理腔211内的温度和SNCR选择性非催化还原反应。
根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的废气处理系统还包括干燥装置400，干燥装置400包括第四壳体410和干燥组件420，第四壳体410内设有接水腔411和干燥腔412，第四壳体410与第三壳体310连接，喷淋腔311、接水腔411与干燥腔412沿废气流通方向依次连通，干燥组件420设置于干燥腔412内。本实施例中，喷淋装置300的下方设置干燥装置400，第四壳体410内部通过竖向设置的隔板430分为两个部分，分别为接水腔411和干燥腔412，第三壳体310的一端与第二壳体210连接，另一端与第四壳体410上对应接水腔411的上方的部分连接，喷淋腔311与接水腔411贯通，隔板430的上沿与第四壳体410具有一定距离形成间隙，通过间隙形成接水腔411与干燥腔412连通的状态，废气和水由喷淋腔311进入接水腔411中，水积存在接水腔411中，废气则经过接水腔411通过间隙进入干燥腔412，干燥腔412内设置干燥组件420，对由喷淋腔311进入干燥腔412的废气进行干燥处理。
本实施例中，接水腔411可作为喷淋组件320的蓄水池，水管323穿过第四壳体410进入接水腔411中，水管323在靠近喷头322的位置上还连通有支管324，支管324上设置排水阀325，接水腔411中承接的水可通过水泵321泵入喷头322，喷头322喷洒水对废气进行降温，水再次落回至接水腔411中，以实现喷淋水的循环利用，减少浪费，当接水腔411中水量较大，可开启排水阀325，通过水泵321将接水腔411内的水由水管323和支管324排出即可。使用时，不限定上述排水阀325是截止阀、电动阀、电磁阀或其他形式可通断的阀类。
在一个实施例中，接水腔411内设置水位检测件，用于检测接水腔411内的水位变化，从而控制排水阀325开启或关闭，实现接水腔411内水位的调整。在接水腔411与干燥腔412连通的区域上设置第三温度检测件440，用于检测流经此处的废气温度，第三温度检测件440可采用温度传感器或耐高温温度计等。
根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的废气处理系统还包括吸附装置500，吸附装置500包括第五壳体510和吸附组件520，第五壳体510内设有吸附腔，第五壳体510与第四壳体410连通，吸附腔与干燥腔412连通，吸附组件520填充于吸附腔内。本实施例中，吸附装置500设置于干燥装置400的上方，第五壳体510与第四壳体410上对应干燥腔412的上方的部分连接，干燥腔412与吸附腔贯通，废气由干燥腔412向吸附腔流通，吸附腔内填充吸附组件520，对经过干燥腔412的废气进行再次吸附过滤，充分吸收废气中的水分和未除净的有害物质。
本实施例中，吸附组件520可采用多层的吸附剂。
根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的废气处理系统还包括排气监测装置600，排气监测装置600包括第六壳体610、第二温度检测件620和第二浓度检测件630，第六壳体610内设有排气腔，第六壳体610与第五壳体510连接，排气腔与吸附腔连通，第二温度检测件620和第二浓度检测件630均设置于排气腔内。本实施例中，吸附装置500的上方设置排气监测装置600作为废气处理后排气的最后节点，第五壳体510的一端与第四壳体410连接，另一端与第六壳体610连接，吸附腔与排气腔贯通，气体由吸附腔向排气腔流通，排气腔内安装有第二温度检测件620和第二浓度检测件630，以用来进行排气的温度和氮氧化物浓度检测，并设置报警值，若排出气体的温度和当氧化物浓度不达标，则发出警报对相应的处理环节进行调整。
本实施例中，第二温度检测件620可采用温度传感器，第二浓度检测件630可采用氮氧化物浓度传感器。
根据本发明提供的一个实施例，排气监测装置600还包括风机640，风机640与排气腔连通。本实施例中，第六壳体610上还设置风机640，风机640对整个废气处理系统内部的压力进行调节，从而解决系统的压力衰减问题。废气由第一壳体110的废气入口112进入，依次经过第一处理腔111、第二处理腔211、喷淋腔311、接水腔411、干燥腔412、吸附腔和排气腔将有害物质除净后，排出至系统外。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种废气处理系统，其特征在于：包括预处理装置和氮氧化物处理装置，所述预处理装置包括第一壳体和点火组件，所述第一壳体内设有第一处理腔，所述第一壳体上设有与所述第一处理腔连通的废气入口，所述点火组件设置于所述第一壳体上，用于向所述第一处理腔喷射等离子体，所述氮氧化物处理装置用于对废气进行SNCR选择性非催化还原处理，所述氮氧化物处理装置的内部与所述第一处理腔连通，以直接利用所述第一处理腔产生的高温余热进行废气的SNCR选择性非催化还原处理；所述氮氧化物处理装置包括第二壳体，所述第二壳体内设有第二处理腔，所述第二壳体的一端与所述第一壳体连接，且所述第二处理腔与所述第一处理腔连通，所述第二壳体上设有氨气入口，所述氨气入口的进气方向垂直于所述第二处理腔内废气的流通方向；所述第一壳体为具有保温效果的壳体；所述氮氧化物处理装置还包括限流板，所述限流板设置于所述第二壳体的另一端；所述第二壳体的外部包裹有保温装置；所述氮氧化物处理装置还包括用于检测氮氧化物浓度的第一浓度检测件，所述第一浓度检测件设置于所述第二处理腔内。
2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于：所述氮氧化物处理装置还包括用于检测所述第二处理腔温度的第一温度检测件。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的废气处理系统，其特征在于：还包括喷淋装置，所述喷淋装置包括第三壳体和喷淋组件，所述第三壳体内设有喷淋腔，所述第三壳体与所述第二壳体连接，所述喷淋腔与所述第二处理腔连通，所述喷淋组件设置于所述第三壳体上，用于对所述喷淋腔内的废气进行喷淋降温。
4.根据权利要求3所述的废气处理系统，其特征在于：还包括干燥装置，所述干燥装置包括第四壳体和干燥组件，所述第四壳体内设有接水腔和干燥腔，所述第四壳体与所述第三壳体连接，所述喷淋腔、所述接水腔与所述干燥腔沿废气流通方向依次连通，所述干燥组件设置于所述干燥腔内。
5.根据权利要求4所述的废气处理系统，其特征在于：还包括吸附装置，所述吸附装置包括第五壳体和吸附组件，所述第五壳体内设有吸附腔，所述第五壳体与所述第四壳体连通，所述吸附腔与所述干燥腔连通，所述吸附组件填充于所述吸附腔内。
6.根据权利要求5所述的废气处理系统，其特征在于：还包括排气监测装置，所述排气监测装置包括第六壳体、第二温度检测件和第二浓度检测件，所述第六壳体内设有排气腔，所述第六壳体与所述第五壳体连接，所述排气腔与所述吸附腔连通，所述第二温度检测件和所述第二浓度检测件均设置于所述排气腔内。
7.根据权利要求6所述的废气处理系统，其特征在于：所述排气监测装置还包括风机，所述风机与所述排气腔连通。
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