CN114210197A - 废气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种废气处理系统，包括反应装置和氮氧化物处理装置，氮氧化物处理装置包括第一反应腔和催化组件，催化组件设置于第一反应腔内，反应装置包括第二反应腔、降温腔和降温喷头，降温喷头设置于降温腔内，第二反应腔的出口与第一反应腔的进口通过降温腔连通。利用第二反应腔排出的高温气体，通过控制降温喷头的工作，可以控制气体在催化反应时所需要的温度，节约了催化反应需要再次升温的能量消耗。还可根据不同的催化剂，通过降温腔将带有氮氧化物的气体调整至不同的温度，满足不同催化剂进行催化反应时所需的温度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种废气处理系统。
背景技术
在半导体制造、液晶面板制造、LED、太阳能等这些行业生产原物料中，含有多种易燃易爆、有毒有害等气体，对环境或人体皆具有一定的危害性，必须防止其直接排放大气中。所以必须依据各工艺所衍生出的气体特性种类，配置适合工艺气体特性的小型废气处理装置，才能有效解决废气问题。
在高温处理废气的过程中会产生过量的氮氧化物，氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，随着降水和降尘从空气中去除。硝酸是酸雨的原因之一；它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染，所以必须对过程中产生的氮氧化物进行处理，避免污染环境。
目前主流处理氮氧化物的技术主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。选择性非催化还原法(SNCR)需要提供高温环境，并且处理效率低。采用选择性催化还原法(SCR)处理效率高，技术也成熟，需要选择合适的催化剂和保证稳定的催化反应温度。但现有的氮氧化物处理时处理装置常常只能维持某一特定温度，而且受到催化剂催化反应温度的限制，因此催化剂选择性单一，催化剂在处理装置中因反应生成的物质容易造成堵塞，影响气体流通和催化反应。
发明内容
本发明提供一种废气处理系统，用以解决相关技术中氮氧化物处理时处理装置只能维持某一特定温度，受到催化剂催化反应温度的限制，因此催化剂选择性单一的缺陷，实现根据不同的催化剂，通过降温腔将带有氮氧化物的气体调整至不同的温度，从而满足不同催化剂进行催化反应时所需的温度的效果。
本发明提供一种废气处理系统，包括反应装置和氮氧化物处理装置，所述氮氧化物处理装置包括第一反应腔和催化组件，所述催化组件设置于所述第一反应腔内，所述反应装置包括第二反应腔、降温腔和降温喷头，所述降温喷头设置于所述降温腔内，所述第二反应腔的出口与所述第一反应腔的进口通过所述降温腔连通。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述氢氧化物处理装置还包括吹喷组件，所述吹喷组件包括气体喷头，所述气体喷头设置于所述第一反应腔内，且所述气体喷头对准所述催化组件设置。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述催化组件包括多个催化剂部件，多个所述催化剂部件沿所述第一反应腔的进口至出口方向依次排布，且每个所述催化剂部件沿所述第一反应腔的横截面延伸设置，所述气体喷头设置于相邻两个所述催化剂部件之间。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述催化剂部件的形状为网格状。
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还原剂喷淋组件，所述还原剂喷淋组件包括还原剂喷头和还原剂储存罐，所述还原剂喷头设置于所述第一反应腔的进口位置，所述还原剂储存罐与所述还原剂喷头连通。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述还原剂喷淋组件还包括计量泵和第一阀体，所述第一阀体与所述计量泵依次设置于所述还原剂喷头与所述还原剂储存罐连通的管路上。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括排气装置，所述排气装置的进口与所述第一反应腔的出口连通，所述第一反应腔的出口设有温度检测器，所述反应装置还包括第二阀体，所述第二阀体与所述降温喷头连接。
根据本发明提供的一种废气处理系统，所述吹喷组件还包括第三阀体，所述第三阀体与所述气体喷头连接。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括控制装置，所述控制装置与所述计量泵、所述第一阀体、所述温度检测器、所述第二阀体、所述气体喷头和所述第三阀体连接。
根据本发明提供的一种废气处理系统，还包括水箱，所述第一反应腔的进口与所述排气装置的进口均与所述水箱连通。
本发明提供的废气处理系统，半导体生产过程中产生的废气在反应装置内的第二反应腔中进行燃烧，燃烧后的气体中含有氮氧化物，气体携带氮氧化物先进入降温腔，通过降温喷头对气体喷淋冷却水进行降温处理，经过温度调整的气体再进入氮氧化物处理装置的第一反应腔，氮氧化物在第一反应腔内发生化学反应，第一反应腔内还设有催化组件，催化氮氧化物的反应过程，以将气体中的氮氧化物去除。由此，利用第二反应腔排出的高温气体，通过控制降温喷头的工作，可以控制气体在催化反应时所需要的温度，节约了催化反应需要再次升温的能量消耗。
本实施例中，还可根据不同的催化剂，通过降温腔将带有氮氧化物的气体调整至不同的温度，即对气体进入催化剂时进行温度控制，从而满足不同催化剂进行催化反应时所需的温度，以增加催化剂选择的灵活性，保证较高的处理效率和催化剂活性。
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相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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、反应装置；110、第二反应腔；120、降温腔；130、降温喷头；140、温度检测器；150、第二阀体；
200、氮氧化物处理装置；210、第一反应腔；220、催化组件；230、吹喷组件；240、还原剂喷淋组件；221、催化剂部件；231、气体喷头；232、第三阀体；241、还原剂喷头；242、还原剂储存罐；243、计量泵；244、第一阀体；
300、排气装置；
400、水箱。
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，包括反应装置100和氮氧化物处理装置200，氮氧化物处理装置200包括第一反应腔210和催化组件220，催化组件220设置于第一反应腔210内，反应装置100包括第二反应腔110、降温腔120和降温喷头130，降温喷头130设置于降温腔120内，第二反应腔110的出口与第一反应腔210的进口通过降温腔120连通。
本发明实施例的废气处理系统，半导体生产过程中产生的废气在反应装置100内的第二反应腔110中进行燃烧，燃烧后的气体中含有氮氧化物，气体携带氮氧化物先进入降温腔120，通过降温喷头130对气体喷淋冷却水进行降温处理，经过温度调整的气体再进入氮氧化物处理装置200的第一反应腔210，氮氧化物在第一反应腔210内发生化学反应，第一反应腔210内还设有催化组件220，催化氮氧化物的反应过程，以将气体中的氮氧化物去除。由此，利用第二反应腔110排出的高温气体，通过控制降温喷头的工作，可以控制气体在催化反应时所需要的温度，节约了催化反应需要再次升温的能量消耗。
本实施例中，还可根据不同的催化剂，通过降温腔120将带有氮氧化物的气体调整至不同的温度，即对气体进入催化剂时进行温度控制，从而满足不同催化剂进行催化反应时所需的温度，以增加催化剂选择的灵活性，保证较高的处理效率和催化剂活性。
本实施例中，要求第二反应腔110内的温度在700～1200℃之间。
根据本发明提供的一个实施例，氢氧化物处理装置200还包括吹喷组件230，吹喷组件230包括气体喷头231，催化组件220与气体喷头231均设置于第一反应腔210内，且气体喷头231对准催化组件220设置，反应装置100与第一反应腔210的进口连通。本实施例中，吹喷组件230的气体喷头231对准催化组件220，可对催化剂部件221进行定期的气体吹扫，防止催化剂部件221上因氮氧化物反应生产的物质造成堵塞。通过压缩空气进行的清扫，保证了催化剂的清洁及催化剂的活性，提高氮氧化物的处理效率，降低废气处理过程中氮氧化物的排放。
根据本发明提供的一个实施例，催化组件220包括多个催化剂部件221，多个催化剂部件221沿第一反应腔210的进口至出口方向依次排布，且每个催化剂部件221沿第一反应腔210的横截面延伸设置，气体喷头231设置于相邻两个催化剂部件221之间。本实施例中，第一反应腔210内设置两个催化剂部件221，催化剂部件221之间相距一定间隔，气体由第一反应腔210的进口流至出口，其间依次经过两个催化剂部件221，进行2级催化，使氮氧化物反应更加彻底，同时，在两个催化剂部件221之间设置气体喷头231，该气体喷头231可为双喷头，每个喷头对应一个催化剂部件221，分别对两个催化剂部件221进行喷气吹扫，提高吹扫效果。
在其它实施例中，催化剂部件221的个数可根据实际情况调整，相应的气体喷头231的个数也根据实际催化剂部件221的个数情况进行调整。
根据本发明提供的一个实施例，催化剂部件221的形状为网格状。本实施例中，催化剂部件221设计成网格形式，在保证气体顺利通过的情况下，有效增大气体与催化剂的接触面积，进而提高氮氧化物的处理效率，降低废气处理过程中氮氧化物的排放。
根据本发明提供的一个实施例，氮氧化物处理装置200还包括还原剂喷淋组件240，还原剂喷淋组件240包括还原剂喷头241和还原剂储存罐242，还原剂喷头241设置于第一反应腔210的进口位置，还原剂储存罐242与还原剂喷头241连通。本实施例中，气体进入第一反应腔210时，还原剂喷淋组件240的还原剂喷头241对气体喷洒还原剂，使还原剂与氮氧化物在催化剂部件221处发生催化反应，从而减少气体中氮氧化物的含量，还原剂储存罐242与还原剂喷头241连通，为还原剂喷头241提供还原剂。
本实施例中，为保证还原剂喷头241喷淋还原剂的效果，选用角度为120°的还原剂喷头241，还原剂储存罐242的还原剂压力需大于0.3MPa，才能够保证还原剂的喷洒范围达到要求。还原剂可采用氨水，其它实施例中可根据实际情况选择氮氧化物的还原剂。
根据本发明提供的一个实施例，还原剂喷淋组件240还包括计量泵243和第一阀体244，第一阀体244与计量泵243依次设置于还原剂喷头241与还原剂储存罐242连通的管路上。本实施例中，还原剂储存罐242、第一阀体244、计量泵243和还原剂喷头241依次通过管道连接，第一阀体244打开，同时通过计量泵243控制供给处理所需要的还原剂量。
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装置300，排气装置300的进口与第一反应腔210的出口连通，第一反应腔210的出口设有温度检测器140，反应装置100还包括第二阀体150，第二阀体150与降温喷头130连接。本实施例中，在第一反应腔210内经过催化反应去除氮氧化物的气体，经过排气装置300向外排出，在气体进入排气装置300前通过温度检测器140采集气体温度，根据温度检测器140检测到的温度信息调节第二阀体150的开度，从而调节降温喷头130中流出的冷却水的流量，确保气体流经氮氧化物处理装置200时在合适的催化反应温度下进行氮氧化物的去除处理。
本实施例中，温度检测器140采用温度传感器，也可采用其它温度检测设备。
根据本发明提供的一个实施例，吹喷组件230还包括第三阀体232，第三阀体232与气体喷头231连接。本实施例中，气体喷头231连接压缩空气源，并通过第三阀体232控制气体喷头231的喷气时间。在清理催化剂的间隔时间，通过控制第三阀体232的打开时间，使压缩空气通过气体喷头231喷出的高速气体对各催化剂部件221进行清理。
本实施例中，为保证清理效果，压缩空气的进气压力要大于0.5MPa。
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控制装置，控制装置与计量泵243、第一阀体244、温度检测器140、第二阀体150和第三阀体232连接。
本实施例中，控制装置采集温度检测器的反馈温度，并通过调节第二阀体调节降温喷头130中流出的冷却水的流量，确保气体流经氮氧化物处理系统时在合适的催化反应温度下进行氮氧化物的去除处理。根据不同的催化剂所需要的温度，对气体进入催化剂时进行温度控制，可以灵活的选择催化剂类型，保证较高的处理效率和催化剂活性。
本实施例中，还原剂储存罐242的还原剂压力需大于0.3MPa，控制装置控制第一阀体244打开，同时控制计量泵243供给处理所需要的还原剂量。
本实施例中，在HMI界面设定清理催化剂的间隔时间，控制装置通过设定的时间控制第三阀体232打开，气体喷头231喷出的高速气体对催化剂部件221进行清理。根据不同的催化剂，HMI界面可以设定不同的温度，控制装置自动调节不同的温度，增加了催化剂选择的灵活性。
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水箱400，第一反应腔210的进口与排气装置300的进口均与水箱400连通。本实施例中，自上而下依次为第二反应腔110、降温腔120、第一反应腔210的进口和水箱400，即第一反应腔210的进口连通降温腔120和水箱400，降温喷头130喷淋的冷却水以及还原剂喷头241喷淋的还原剂经过第一反应腔210的进口后可落入水箱400中，大部分气体经过第一反应腔210到达排气装置300，小部分气体经过水箱400进入排气装置300。
使用时，第一阀体244、第二阀体150、第三阀体232可为电磁阀、截止阀等各类控制开关的阀体。
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 (10)
1.一种废气处理系统，其特征在于：包括反应装置和氮氧化物处理装置，所述氮氧化物处理装置包括第一反应腔和催化组件，所述催化组件设置于所述第一反应腔内，所述反应装置包括第二反应腔、降温腔和降温喷头，所述降温喷头设置于所述降温腔内，所述第二反应腔的出口与所述第一反应腔的进口通过所述降温腔连通。
2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于：所述氢氧化物处理装置还包括吹喷组件，所述吹喷组件包括气体喷头，所述气体喷头设置于所述第一反应腔内，且所述气体喷头对准所述催化组件设置。
3.根据权利要求2所述的废气处理系统，其特征在于：所述催化组件包括多个催化剂部件，多个所述催化剂部件沿所述第一反应腔的进口至出口方向依次排布，且每个所述催化剂部件沿所述第一反应腔的横截面延伸设置，所述气体喷头设置于相邻两个所述催化剂部件之间。
4.根据权利要求3所述的废气处理系统，其特征在于：所述催化剂部件的形状为网格状。
5.根据权利要求2至4任意一项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还原剂喷淋组件，所述还原剂喷淋组件包括还原剂喷头和还原剂储存罐，所述还原剂喷头设置于所述第一反应腔的进口位置，所述还原剂储存罐与所述还原剂喷头连通。
6.根据权利要求5所述的废气处理系统，其特征在于：所述还原剂喷淋组件还包括计量泵和第一阀体，所述第一阀体与所述计量泵依次设置于所述还原剂喷头与所述还原剂储存罐连通的管路上。
7.根据权利要求6所述的废气处理系统，其特征在于：还包括排气装置，所述排气装置的进口与所述第一反应腔的出口连通，所述第一反应腔的出口设有温度检测器，所述反应装置还包括第二阀体，所述第二阀体与所述降温喷头连接。
8.根据权利要求7所述的废气处理系统，其特征在于：所述吹喷组件还包括第三阀体，所述第三阀体与所述气体喷头连接。
9.根据权利要求8所述的废气处理系统，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置与所述计量泵、所述第一阀体、所述温度检测器、所述第二阀体、所述气体喷头和所述第三阀体连接。
10.根据权利要求7所述的废气处理系统，其特征在于：还包括水箱，所述第一反应腔的进口与所述排气装置的进口均与所述水箱连通。
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