CN114100352A - 一种废气洗涤处理系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废气洗涤处理系统及控制方法，该系统包括除尘降温装置，所述系统还包括用于收集除尘降温装置排出水的水箱、用于将水箱内的水导出且经过滤后分流导向除尘降温装置及排水管路的输送过滤装置、用于将流经水箱并排出的废气进行逐级喷淋处理的多级洗涤装置、用于检测水箱高低液位以控制排水管路启闭排水的高低液位监控装置、用于检测水箱内水的酸碱度的pH传感器和用于向除尘降温装置输送水的供水装置。本发明的废气洗涤处理系统除尘、除酸、降温效果更好，更加节省水资源，降低生产成本，提高设备的工作效率。

Description

一种废气洗涤处理系统及控制方法

技术领域

本发明涉及半导体生产中的废气处理技术领域，尤其涉及一种废气洗涤处理系统及控制方法。

背景技术

废气处理系统中，废气处理设备的工作原理是废气从设备的进气口进入反应室装置，反应室装置提供高温环境并通入一定量的氧化剂，进入反应室装置的废气在高温的环境中发生氧化还原反应。经过处理的废气流入洗涤装置，在洗涤装置进行降温除尘除湿，最后废气排至中央废气处理系统中。在这个废气处理的过程中会产生强酸(NF₃、CF₃)以及固体粉尘(二氧化硅、五氧化二磷)。强酸气体极容易腐蚀设备，造成设备废气泄露，固体粉尘物极容易堵塞尾气处理设备，造成设备停机，影响生产。因此各个厂商对于废气处理设备可靠性和维护设备周期提出更高的期望。

目前市场上的尾气处理设备的废气洗涤装置往往存在以下问题：

废气处理设备的废气洗涤装置使用循环水，循环水中含有强酸，废气洗涤装置长时间在强酸环境中，容易被腐蚀，造成气体泄露，危害人体健康和环境污染。

1、废气处理设备的洗涤装置采用外壁降温方式，单一的降温方式会出现当循水系统发生故障时，从反应装置流经洗涤装置的废气不能完全被降温，造成水箱和排气口的温度过高，设备停机，而且容易烧伤现场维护人员。

2、废气在废气处理设备的反应装置发生氧化还原反应会生成二氧化硅以及五氧化二磷固体粉尘。这些粉尘物极容易附着在洗涤装置的内壁，长时间运行，粉尘堆积越来越厚，堵塞洗涤装置。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种废气洗涤处理系统及控制方法，目的是便于除去废气中的粉尘，降低废气中的酸气及废气温度。

基于上述目的，本发明提供了一种废气洗涤处理系统，包括除尘降温装置，所述系统还包括用于收集除尘降温装置排出水的水箱、用于将水箱内的水导出且经过滤后分流导向除尘降温装置及排水管路的输送过滤装置、用于将流经水箱并排出的废气进行逐级喷淋处理的多级洗涤装置、用于检测水箱高低液位以控制排水管路启闭排水的高低液位监控装置、用于检测水箱内水的酸碱度的pH传感器和用于向除尘降温装置输送水的供水装置。

所述除尘降温装置包括除尘降温腔、设于除尘降温腔内的喷淋管路、与喷淋管路连接的第一喷头组和设于第一喷头组上方的第二喷头组，所述喷淋管路的第一进水口与输送过滤装置的出水口连接。

所述第一喷头组包括多个120度空心喷头，所述第二喷头组包括多个360度空心喷洒头，多个120度空心喷头对称分布在喷淋管路上，多个360度空心喷洒头通过分别通过弯管与喷淋管路的顶端连接，且多个360度空心喷洒头均布在喷淋管路的顶端周向方向。

所述输送过滤装置包括输送管路、回液管、设于输送管路上的水泵及过滤器和设于回液管上的第一电磁阀，所述输送管路的进口与水箱的出口连接，输送管路的第一出口通过回液管与喷淋管路的第一进水口连接，输送管路的第二出水口与排水管路连接。

所述排水管路包括排水管、设于排水管上的第一隔膜阀、单向阀和第一手阀，所述排水管的进口与过滤器的出口连接。

所述系统还包括控制器，所述供水装置、pH传感器、输送过滤装置及高低液位监控装置均与控制器连接。

所述供水装置包括供水管、设于供水管上的第二手阀、球阀、第二隔膜阀、流量计和第二电磁阀，所述第二电磁阀与控制器连接。

所述高低液位监控装置包括设于水箱外侧与水箱形成循环水流动回路的液位检测管路，所述液位检测管路由下到上依次设有低液位传感器和高液位传感器，所述低液位传感器和高液位传感器均与控制器电连接。

所述低液位传感器包括第一液位传感器和设于第一液位传感器上方的第二液位传感器，所述高液位传感器为设于第二液位传感器上方的第三液位传感器，所述水箱的侧壁还设有位于第三液位传感器上方的第四液位传感器，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器均与控制器电连接。

所述多级洗涤装置包括洗涤塔、设于洗涤塔内且从下到上依次设置的一级喷淋处理腔和二级喷淋处理腔，所述洗涤塔的顶部设有排气口。

本发明还提供所述废气洗涤处理系统的控制方法，包括将废气经反应装置氧化还原反应后导入除尘降温装置进行喷淋除尘降温，处理后的废气经过水箱后进入洗涤塔进行逐级喷淋洗涤，洗涤塔处理后的废气排至中央废气洗涤处理系统进行处理；其中，喷淋除尘装置采用的喷淋水通过如下方法得到：

当pH传感器检测水箱内水的pH值大于酸性设定值时，打开第一电磁阀，启动水泵将水箱内的水抽出，并经过过滤器过滤后导入除尘降温装置内进行喷淋，使废气中的酸性气体溶于水后排至水箱内；当水箱的液位从第二液位传感器检测的低液位升至第三液位传感器检测的高液位时，通过开启排水管路排出；水箱的液位降低至第一液位传感器检测的低低液位时，关闭排水管路；

当pH传感器检测水箱内水的pH值小于酸性设定值时，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，通过供水管路输送入除尘降温装置内进行喷淋除尘降温，当水箱的液位高于第三液位传感器检测的高液位时，通过开启排水管路排出，水箱的液位降低至第二液位传感器检测的低液位时，关闭排水管路；如此往复循环，直至pH传感器检测水箱内水的pH值大于酸性设定值时，关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀，采用水箱内的循环水进行喷淋。

本发明的有益效果：

1、本发明的废气洗涤处理系统除尘、除酸、降温效果更好，更加节省水资源，降低生产成本，提高设备的工作效率。

2、本发明能够实现除尘降温腔内360度无死角废气清洗、除尘和降温。

3、本发明采用循环水和新水，不同回路的水相互备用，相互替补使用，使流经除尘降温装置的水处于一个中和的状态。当pH传感器检测出来的水箱水pH值大于酸性设定值时，采用循环水对废气进行降温、洗涤以及除尘处理，这时，进入除尘降温装置的新水是关闭的状态。当水箱内水的pH值小于酸性设定值时，进入除尘降温装置采用新水对废气进行降温、洗涤以及除尘处理，这时，进入除尘降温装置的循环水处于关闭状态，直至水箱内水的pH值大于酸性设定值时，新水关闭，循环水打开，如此循环往复。水箱水的酸性值可以根据废气要求设置pH检测值。不仅降低除掉废气中的酸气和循环水的酸度，而且减少了新水的用量，节约水资源，降低成本。

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为本发明的结构示意图；

图2为本发明的除尘降温腔内喷头组件的结构示意图；

图3为本发明喷头组件的剖视图；

图4为本发明喷头的俯视图。

图中标记为：

1、反应装置；2、除尘降温腔；3、水箱；4、pH传感器；5、第一喷头；6、第二喷头；7、输送管路；8、回液管；9、水泵；10、过滤器；11、第一电磁阀；12、排水管、第一隔膜阀；14、单向阀；15、第一手阀；16、供水管；17、第二手阀；18、球阀；19、第二隔膜阀；20、流量计；21、第二电磁阀；22、一级喷淋处理腔；23、二级喷淋处理腔；24、过滤材料；25、第三喷头；26、第一液位传感器；27、第二液位传感器；28、第三液位传感器；29、第四液位传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图4所示，一种废气洗涤处理系统，包括反应装置1和除尘降温装置，该废气洗涤处理系统还包括用于收集除尘降温装置排出水的水箱3、用于将水箱3内的水导出且经过滤后分流导向除尘降温装置及排水管路的输送过滤装置、用于将流经水箱3并排出的废气进行逐级喷淋处理的多级洗涤装置、用于检测水箱3高低液位以控制排水管路启闭排水的高低液位监控装置、用于检测水箱3内水的酸碱度的pH传感器4和用于向除尘降温装置输送水的供水装置。该系统中，通过反应装置的设置，废气从反应装置的进气口进入反应装置，反应装置提供高温环境并通入一定量的氧化剂，进入反应装置的废气在高温的环境中发生氧化还原反应。通过除尘降温装置的设置，能够有效对废气进行除尘降温，水箱能够汇集除尘降温装置洗涤后的水。输送过滤装置的设置，能够将水箱排出的水进行过滤，之后循环输送入除尘降温装置再利用。供水装置的设置，便于根据需要向除尘降温装置内输送入新水。多级洗涤装置的设置，能够有效对除尘降温后的水进行更有效的洗涤处理，有效降低废气中的杂质。

除尘降温装置可采用现有的喷淋洗涤装置实现，作为一种较好的实施形式，如图1所示，除尘降温装置包括除尘降温腔2、设于除尘降温腔2内的喷淋管路、与喷淋管路连接的第一喷头组和设于第一喷头组上方的第二喷头组，喷淋管路的第一进水口与输送过滤装置的出水口连接。设置两种喷头组，并设置在除尘降温腔中喷淋管路的不同位置，便于更好的对废气进行除尘处理，提高除尘降温效率。

如图2至图4所示，第一喷头组包括多个第一喷头5，第一喷头为120度空心喷头，第二喷头组包括多个第二喷头6，第二喷头6为360度空心喷洒头，多个120度空心喷头对称分布在喷淋管路上，多个360度空心喷洒头通过分别通过弯管与喷淋管路的顶端连接，且多个360度空心喷洒头均布在喷淋管路的顶端周向方向。具体实施时，120度空心喷头设置六个，360度空心喷洒头设置三个，其中，六个120度空心喷头分两组设置在喷淋管路的下部，两组120度空心喷头分上下层设置，三个360度空心喷洒头均布在喷淋管路的顶端周向方向。实现除尘降温腔内360度无死角废气清洗、除尘和降温

如图1所示，输送过滤装置包括输送管路7、回液管8、设于输送管路7上的水泵9及过滤器10和设于回液管8上的第一电磁阀11，输送管路7的进口与水箱3的出口连接，输送管路7的第一出口通过回液管8与喷淋管路的第一进水口连接，输送管路7的第二出水口与排水管12路连接。过滤器便于对水箱排出的水进行过滤，除去杂质。通过打开第一电磁阀，启动水泵，将水箱第一出口导出的水过滤后，输送入喷淋管路的第一进水口，进而对进入除尘降温腔内的废气进行喷淋除尘降温。

排水管路包括排水管12、设于排水管12上的第一隔膜阀13、单向阀14和第一手阀15，排水管12的进口与过滤器10的出口连接。当水箱内的液位过高需要排出水时，通过打开第一隔膜阀和第一手阀，使水经过排水管排至中央废水处理系统。

为了便于自动化控制水的输送，该废气洗涤处理系统还包括控制器，供水装置、pH传感器4、输送过滤装置及高低液位监控装置均与控制器连接。具体而言，第一隔膜阀、单向阀、水泵、第一电磁阀及高低液位监控装置均与控制器电通信连接。通过控制器控制各部件的启闭。控制器可采用PLC。

供水装置包括供水管16、设于供水管16上的第二手阀17、球阀18、第二隔膜阀19、流量计20和第二电磁阀21，第二电磁阀21与控制器电连接。供水装置的设置，便于根据需要向喷淋管路中加入新水，以便于稀释降低废气中酸的浓度，使得进入水箱内的水的酸度降低。

高低液位监控装置包括设于水箱3外侧与水箱3形成循环水流动回路的液位检测管路，液位检测管路由下到上依次设有低液位传感器和高液位传感器，低液位传感器和高液位传感器均与控制器电连接。通过低液位传感器和高液位传感器的搭配使用，便于控制器更好的监控水箱内的水，进而控制是否排水操作。

低液位传感器包括第一液位传感器26和设于第一液位传感器26上方的第二液位传感器27，高液位传感器为设于第二液位传感器27上方的第三液位传感器28，水箱3的侧壁还设有位于第三液位传感器29上方的第四液位传感器29，第一液位传感器26、第二液位传感器27、第三液位传感器28和第四液位传感器29均与控制器电连接。其中，第一液位传感器为低低液位传感器，第二液位传感器为低液位传感器，第三液位传感器为高液位传感器，第四液位传感器为高高液位传感器。根据四个液位传感器检测的液位信号，控制器控制排水管路是否排水。

多级洗涤装置可采用二级以上的洗涤设备进行洗涤，如图1所示，本实施例的多级洗涤装置包括洗涤塔、设于洗涤塔内且从下到上依次设置的一级喷淋处理腔22和二级喷淋处理腔23，洗涤塔的顶部设有排气口。一级喷淋处理腔内设有相应的过滤材料24和一级喷淋头，二级喷淋处理腔内设有二级喷淋头和过滤材料，通过两级喷淋及过滤材料的设置，便于对废气进行更好的洗涤处理，有效去除废气中的有害杂质。

采用上述废气洗涤处理系统的控制方法，包括将废气经反应装置1氧化还原反应后导入除尘降温装置进行喷淋除尘降温，处理后的废气经过水箱3后进入洗涤塔进行逐级喷淋洗涤，洗涤塔处理后的废气排至中央废气洗涤处理系统进行处理；流程为：废气从进气口进入反应装置1，反应装置1提供高温环境并通入一定量的氧化剂，进入反应装置1的废气在高温的环境中发生氧化还原反应。经过处理的废气流入喷淋除尘腔2，在喷淋除尘腔2内进行降温除尘，经过处理的废气进入水箱3，从水箱进入一级喷淋处理腔22和二级喷淋处理腔23，最后废气排至中央废气处理系统中。

其中，喷淋除尘装置采用的喷淋水通过如下方法得到：

当pH传感器4检测水箱3内水的pH值大于酸性设定值时，打开第一电磁阀11，启动水泵9将水箱3内的水抽出，并经过过滤器10过滤后，再通过第一电磁阀进入除尘降温腔2内进行喷淋洗涤，除尘降温装置使用六个120度空心喷头进行洗涤装置内壁清洗、除尘、降温，防止水汽进入反应装置。除尘降温装置使用三个特殊结构的空心喷洒头，360度无死角对水汽冷却，使得废气中含有的酸性气体溶于水，酸水排至水箱，即使废气中的酸性气体溶于水后排至水箱3内；当水箱3的液位从第二液位传感器检测的低液位升至第三液位传感器检测的高液位时，通过开启排水管12路排出，水箱3的液位降低至第一液位传感器检测的低低液位时，关闭排水管路；具体流程是；第一隔膜阀打开，单向阀防止废水回流，也处于打开状态，第一手阀一直处于打开状态。水箱的水位降至水箱低液位时，第一隔膜阀关闭。过滤器的作用是过滤水箱中的杂物，防止进入洗涤装置的循环水管路堵塞。排水管路打开时，过滤器中的杂物及其废水排出至中央废水处理系统。此时，供应新水的供水管路的第一手阀、球阀、第二隔膜阀、水流量计处于打开状态，第二电磁阀处于关闭状态。

当pH传感器4检测水箱3内水的pH值小于酸性设定值时，关闭第一电磁阀11，打开第二电磁阀，通过供水管路输送入除尘降温装置内进行喷淋除尘降温，新水进入除尘降温腔装置替换循环水，进行废气降温、除尘、除酸处理。处理完的废气排至水箱，通过水箱进行再次洗涤、除尘、降温。废水流入水箱，中和水箱中的废水，当水箱3的液位高于第三液位传感器检测的高液位时，通过开启排水管路上的第一隔膜阀、第一手阀，使得水从排水管排出，废水排至中央处理系统，直至水箱3的液位降低至第二液位传感器检测的低液位时，关闭排水管路的第一隔膜阀；新水持续进入废气处理系统的除尘降温装置内。如此往复循环，直至pH传感器4检测水箱3内水的pH值大于酸性设定值时，关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀11，采用水箱3内的循环水进行喷淋。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废气洗涤处理系统，包括除尘降温装置，其特征在于，所述系统还包括用于收集除尘降温装置排出水的水箱、用于将水箱内的水导出且经过滤后分流导向除尘降温装置及排水管路的输送过滤装置、用于将流经水箱并排出的废气进行逐级喷淋处理的多级洗涤装置、用于检测水箱高低液位以控制排水管路启闭排水的高低液位监控装置、用于检测水箱内水的酸碱度的pH传感器和用于向除尘降温装置输送水的供水装置。

2.根据权利要求1所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述除尘降温装置包括除尘降温腔、设于除尘降温腔内的喷淋管路、与喷淋管路连接的第一喷头组和设于第一喷头组上方的第二喷头组，所述喷淋管路的第一进水口与输送过滤装置的出水口连接。

3.根据权利要求2所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述第一喷头组包括多个120度空心喷头，所述第二喷头组包括多个360度空心喷洒头，多个120度空心喷头对称分布在喷淋管路上，多个360度空心喷洒头通过分别通过弯管与喷淋管路的顶端连接，且多个360度空心喷洒头均布在喷淋管路的顶端周向方向。

4.根据权利要求2所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述输送过滤装置包括输送管路、回液管、设于输送管路上的水泵及过滤器和设于回液管上的第一电磁阀，所述输送管路的进口与水箱的出口连接，输送管路的第一出口通过回液管与喷淋管路的第一进水口连接，输送管路的第二出水口与排水管路连接。

5.根据权利要求4所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述排水管路包括排水管、设于排水管上的第一隔膜阀、单向阀和第一手阀，所述排水管的进口与过滤器的出口连接。

6.根据权利要求2所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述供水装置、pH传感器、输送过滤装置及高低液位监控装置均与控制器连接。

7.根据权利要求6所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述供水装置包括供水管、设于供水管上的第二手阀、球阀、第二隔膜阀、流量计和第二电磁阀，所述第二电磁阀与控制器连接。

8.根据权利要求6所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述高低液位监控装置包括设于水箱外侧与水箱形成循环水流动回路的液位检测管路，所述液位检测管路由下到上依次设有低液位传感器和高液位传感器，所述低液位传感器和高液位传感器均与控制器电连接。

9.根据权利要求1所述废气洗涤处理系统，其特征在于，所述多级洗涤装置包括洗涤塔、设于洗涤塔内且从下到上依次设置的一级喷淋处理腔和二级喷淋处理腔，所述洗涤塔的顶部设有排气口。

10.根据权利要求1所述废气洗涤处理系统的控制方法，其特征在于，包括将废气经反应装置氧化还原反应后导入除尘降温装置进行喷淋除尘降温，处理后的废气经过水箱后进入洗涤塔进行逐级喷淋洗涤，洗涤塔处理后的废气排至中央废气洗涤处理系统进行处理；其中，喷淋除尘装置采用的喷淋水通过如下方法得到：

当pH传感器检测水箱内水的pH值大于酸性设定值时，打开第一电磁阀，启动水泵将水箱内的水抽出，并经过过滤器过滤后导入除尘降温装置内进行喷淋，使废气中的酸性气体溶于水后排至水箱内；当水箱的液位从第二液位传感器检测的低液位升至第三液位传感器检测的高液位时，通过开启排水管路排出；水箱的液位降低至第一液位传感器检测的低低液位时，关闭排水管路；

当pH传感器检测水箱内水的pH值小于酸性设定值时，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，通过供水管路输送入除尘降温装置内进行喷淋除尘降温，当水箱的液位高于第三液位传感器检测的高液位时，通过开启排水管路排出，水箱的液位降低至第二液位传感器检测的低液位时，关闭排水管路；如此往复循环，直至pH传感器检测水箱内水的pH值大于酸性设定值时，关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀，采用水箱内的循环水进行喷淋。

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