CN116428598A - 废气燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供废气燃烧装置，具有定期自动去除附着在燃烧筒内部的粉体来在不停止装置情况下防止粉体堆积的功能。废气燃烧装置包括：燃烧喷嘴部，将燃料气体与助燃性流体混合来形成火焰；处理气体喷嘴，与该燃烧喷嘴部位于同一轴线上，配置于燃烧喷嘴部的内侧并导入废气；双层筒结构的燃烧筒，由内筒和配置于该内筒外侧的外筒构成，内筒在一端连接有燃烧喷嘴部和处理气体喷嘴，在另一端设置有排气口，依靠由燃烧喷嘴部所形成的火焰将废气燃烧分解，所述内筒由内壁和外壁构成，自设置于所述外壁的粉体去除用气体导入口，使得粉体去除用气体朝向内壁向内筒的内部喷出，由此将附着、堆积于内筒的内表面的粉体去除。
Description
技术领域
本发明涉及废气燃烧装置，具体地，涉及包含从半导体、液晶、太阳能发电板等电子设备制造装置所排出的可燃性气体、有毒气体、温室气体等有害成分的废气的燃烧装置。
背景技术
在半导体、液晶、太阳能发电板等电子设备制造装置中所使用的材料气体中往往具有可燃性成分、有毒成分、温室成分等有害成分。在电子设备的量产工厂中，将具有燃烧式、电加热式、电等离子式等加热源的加热分解式废气处理装置设置在排气路径中，在将上述有害成分稳定化、无害化(除害)后排出。
在上述材料气体中，存在着在成膜工艺等中所使用的甲硅烷等由加热分解处理产生粉体的物质。所产生的粉体附着、堆积于燃烧部和/或燃烧室的反应腔内。在粉体附着、堆积的情况下，会产生燃烧效率降低、有害成分的分解效率降低、背压上升引起的装置停止等不良情况。由此，需要定期地使制造装置和除害装置停止来打开清扫。
根据上述理由，为了减少伴随装置停止的清扫工作的频率，针对防止、缓解粉体在燃烧部和/或燃烧室的附着、堆积的方法进行了各种探讨。
例如，如图7所示，专利文献1公开了下述的废气燃烧装置，其为废气的燃烧筒具有形成有燃烧室的内筒21以及包围该内筒21的外侧的外筒22的双层筒结构，且在水平方向上延伸。在该废气燃烧装置中，所述内筒21形成为在延伸方向上将直径不同的多个圆筒状部件组合而具有多级形状。在该圆筒状部件中，形成内筒21的外轮廓的部分和延伸在所述内筒21的内部的部分分别构成所述内筒21的外壁24和内壁25。另外，所述圆筒状部件在延伸方向上重叠的部分处，在外壁24的周围设置有多个空气取入口26。通过设置于所述外筒22的空气导入口27从外部取入到该外筒22的内部的空气从所述空气取入口26导入到所述内筒21的内部。通过在所述内筒21的内部所形成的空气流动，防止粉体在内筒21的内部的附着、堆积。
燃烧筒的上游侧为在进行废气燃烧的同时从空气取入口26取入空气的燃烧区域H，燃烧筒的下游侧为不进行废气燃烧且通过从空气取入口26取入空气来对废气进行冷却的冷却区域C。
专利文献1：日本专利第3993686号公报
发明内容
但是，在大型液晶制造工艺那样使用大量的甲硅烷的情形或成膜时间较长的情形等，由加热分解产生粉体的气体的使用量较多的情况下，粉体的生成量增加。由此，仅依靠如专利文献1所示那样的空气的流动难以完全防止粉体的附着和/或堆积，并且需要进行装置内部的定期清扫。虽然清扫的方法多种多样，但是为了尽可能地减少装置的停止时间，一般采用在不停止、打开废气燃烧装置的情况下机械地去除粉体的方法。
例如，如图8所示，存在下述的方法：即从燃烧筒的外部在燃烧筒的轴方向上导入棒状且在前端部具有突起的粉体去除机构，依靠该粉体去除机构的前端部将附着于内筒的内壁面的粉体刮除。但是，在那样的机械地去除粉体的方法的情况下，由于需要将机械式的粉体去除机构导入到燃烧筒内的高温部分，所以容易产生机构部件的劣化，需要定期地更换部件。进一步地，如果刮除操作为手动方式，则存在与增加清扫频率相应地增加操作员费用的问题。
鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种废气燃烧装置，其即使在由有害成分加热分解所产生的粉体较多的工艺条件下，也能够在不停止装置的情况下运行。更具体地，本发明的目的在于提供一种废气燃烧装置，其具有通过定期自动地将附着、堆积于燃烧筒内部的粉体去除，从而在不停止装置的情况下防止粉体的附着和/或堆积的功能。
本发明的第一方案为废气燃烧装置，其用于通过燃烧分解处理将废气无害化，其特征在于，包括：燃烧喷嘴部，用于将燃料气体与助燃性流体混合来形成火焰；处理气体喷嘴，与该燃烧喷嘴部位于同一轴线上，配置于该燃烧喷嘴部的内侧并导入废气；双层筒结构的燃烧筒，由内筒和配置于该内筒的外侧的外筒构成，所述内筒在一端连接有所述燃烧喷嘴部和所述处理气体喷嘴，在另一端设置有排气口，在所述内筒的内部依靠由所述燃烧喷嘴部所形成的火焰将废气燃烧分解，所述内筒具备内壁和外壁，从设置于所述外壁一处以上的粉体去除用气体导入口，使得粉体去除用气体朝向所述内壁向所述内筒的内部喷出，由此将附着、堆积于所述内筒的内表面的粉体去除。
本发明的第二方案的特征在于，所述燃烧筒在水平方向上延伸，所述外壁由具有扩径的圆锥台形状的单个部件构成，所述内壁在所述外壁的内侧表面多级地设置为多个，并且以指向所述内筒的内部的方式倾斜地形成，粉体去除用气体自所述粉体去除用气体导入口，通过邻接的所述内壁之间，向所述内筒的内部喷出。
本发明的第三方案的特征在于，所述燃烧筒在铅垂方向上延伸，所述外壁由具有扩径的圆锥台形状的单个部件构成，所述内壁在所述外壁的内侧表面多级地设置为多个，并且以指向所述内筒的内部的方式倾斜地形成，粉体去除用气体从粉体去除用气体导入口，通过邻接的所述内壁之间向所述内筒的内部喷出。
本发明的第四方案的特征在于，在所述内筒的外壁处设置有多个空气取入口，自该空气取入口沿所述内壁从外部导入空气。
本发明的第五方案的特征在于，所述粉体去除用气体导入口在所述内筒的轴方向的同一截面中，在圆周方向上等间隔地设置为多个。
本发明的第六方案的特征在于，所述粉体去除用气体的喷出以定期且短时间的间歇方式进行。
根据本发明的废气燃烧装置，通过粉体去除用气体的喷出来去除附着、堆积于燃烧筒内部的粉体，由此，即使在由燃烧分解处理产生的粉体较多的情况下，也能在不停止装置的情况下有效地防止粉体的附着和/或堆积。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式(第一实施方式)的废气燃烧装置的图。
图2是表示上述第一实施方式中具体结构的局部放大图。
图3是图2的III-III截面图。
图4是表示本发明的另一实施方式(第二实施方式)的废气燃烧装置的图。
图5是表示上述第二实施方式中具体结构的局部放大图。
图6是表示本发明的又一实施方式(第三实施方式)的废气燃烧装置的图。
图7是表示以往的废气燃烧装置的图。
图8是表示以往的废气燃烧装置的其它形式的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是表示应用本发明的一实施方式(第一实施方式)的废气燃烧装置。该第一实施方式所示的废气燃烧装置1与上述图7所示的以往技术的废气燃烧装置同样地在水平方向上延伸。废气燃烧装置1具备燃烧喷嘴部11、处理气体喷嘴12和燃烧筒13。
在本实施方式中，所谓水平方向为图1中的箭头ab方向，所谓铅垂方向为图1中的箭头cd方向。另外，所谓外侧为图1中的远离轴线X的箭头e方向，所谓内侧为图1中的靠近轴线X的箭头f方向。
燃烧喷嘴部11被构造为将燃料气体与助燃性流体混合来形成用于燃烧废气的火焰的环状部件，燃料气体喷嘴14和助燃性流体喷嘴15设置为同轴状。
处理气体喷嘴12为用于供给废气的管状部件，在所述燃烧喷嘴部11的内侧与所述燃烧喷嘴部11形成于同一轴线上。在从该处理气体喷嘴12供给废气的情况下，通过在所述燃烧喷嘴部11所形成的火焰对该废气进行燃烧分解处理。
燃烧筒13为构成通过燃烧分解处理将废气无害化的燃烧部的筒状部件，具有由内筒21和外筒22构成的双层筒结构。该燃烧筒13被划分为上游部的进行废气燃烧分解处理的燃烧区域H以及下游部的通过空气将燃烧分解处理后的废气冷却的冷却区域C。
所述内筒21在燃烧筒13的内侧部分构成燃烧室。在所述内筒21的一端，连接有所述燃烧喷嘴部11及所述处理气体喷嘴12，在另一端设置有排气口23。该内筒21与图7所示的以往技术的废气燃烧装置同样地，将直径不同的多个圆筒状部件和圆锥台筒状部件进行组合而形成为多级形状。在该圆筒状部件处，成为所述内筒21的外轮廓的部分和延伸在所述内筒21的内部的部分分别构成所述内筒21的外壁24和内壁25。另外，在燃烧区域H中的外壁24的周围设置有多个空气取入口26。如下文所述，自该空气取入口26沿着所述内壁25从外部导入空气。
所述外筒22覆盖所述内筒21的外侧来构成燃烧筒13的外侧部分，并与所述内筒21设置为同轴状。另外，在该外筒22处设置有来自外部的空气导入口27。从该空气导入口27所导入的空气由于内外的压力差而被吸引，通过所述内筒21的空气取入口26而流入到该内筒21的内部。通过形成该空气流动，在燃烧区域H，防止在内筒21的内部由燃烧分解处理所产生的粉体附着、堆积于内筒21的内表面。
但是，当进行燃烧分解处理的废气的量较多等的时候，在所述内筒21的内表面有时会堆积有仅依靠上述空气的流动无法防止的量的粉体。
为了去除这样的粉体堆积，在本发明的废气燃烧装置中导入粉体去除用气体。为了导入该粉体去除用气体，设置有导入路径，该导入路径从外部的气体源(未图示)，介由设置于外筒22的贯通口28和设置于内筒21的外壁24的粉体去除用气体导入口29，通向内筒21的内部。如图2所示，沿着该导入路径所导入的粉体去除用气体朝向所述内壁25的外侧表面大量地向内筒21的内部喷出。此时，由于所述内壁25起到引导作用，粉体去除用气体能够在内筒21的内部大量地流动，通过风压将所堆积的粉体剥离、去除。
如图3所示，粉体去除用气体朝向所述内壁25的外侧表面大量地向内筒21的内部喷出。粉体去除用气体冲撞到所述内壁25的外侧表面，并且也在内壁25的圆周方向上扩散。由此，堆积于远离粉体去除用气体导入口29的位置的粉体也能够被剥离、去除。从而，在不增加粉体去除用气体导入口29的数量的情况下也能够去除大范围的粉体。
另外，从图3也能明显看出，粉体去除用气体由于冲撞到所述内壁25而沿所述内壁25流动，从而不会朝向燃料气体和助燃性流体直接喷出。由此，能够抑制粉体去除用气体与燃料气体和助燃性流体的混合，所以在不影响火焰的状态的情况下，也能够去除形成火焰的附近的粉体。
应予说明，所述粉体去除用气体导入口29在内筒21的轴方向上的同一截面中，在圆周方向上等间隔地设置为四个，能够有效地从内壁25的整体内部去除粉体。应予说明，所述粉体去除用气体导入口29的数量在圆周方向上并不限于四个，根据内筒的口径适当地设置即可，例如可以设置于一到四处。
另外，在上述第一实施方式中，虽然示出为粉体去除用气体导入口29设置在内筒21的外壁24上的四处，在该内筒21的同一截面的圆周方向上等间隔地设置为四个，但是并非仅限于该方式，为了调节粉体去除用气体的导入量，可根据需要调整设置适当的数量。
(第二实施方式)
图4表示应用本发明的另一实施方式(第二实施方式)的废气燃烧装置。该第二实施方式所示的废气燃烧装置2与第一实施方式同样地，能够通过风压将所堆积的粉体剥离、去除，但是在燃烧区域H中的内筒的结构不同这一点上，与第一实施方式的废气燃烧装置1不同。应予说明，在以下的说明中，对于与第一实施方式示出的装置的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。
关于第二实施方式中的内筒30而言，在燃烧区域H中，外壁31由具有扩径的圆锥台形状的单个部件构成，在该外壁31的内侧表面处倾斜、多级地设置有多个内壁32。详细地，如图5所示，所述内壁32由与所述外壁31平行设置的第一部件33和从该第一部件33延伸的第二部件34构成。所述外壁31与所述第一部件33相接合，所述第二部件34以从所述第一部件33弯曲而指向所述内筒30的内部的方式倾斜地形成。
在该第二实施方式中，粉体去除用气体自被设置于所述外壁31的粉体去除用气体导入口35朝向第二部件34的外侧表面大量地喷出。所喷出的粉体去除用气体冲撞到第二部件34的外侧表面，被邻接的内壁32(在粉体去除气体的流动方向上，自此位于后段的内壁32)所引导，通过该邻接的内壁32之间而向内筒30的内大量地被喷出。另外，所喷出的粉体去除用气体冲撞到第二部件34的外侧表面并且也在第二部件34的圆周方向上扩散。
(第三实施方式)
图6表示应用本发明的又一实施方式(第三实施方式)的废气燃烧装置。该第三实施方式所示的废气燃烧装置3与上述实施方式同样地，能够通过风压将所堆积的粉体剥离、去除，但是在燃烧筒不是在水平方向上而是在铅垂方向上延伸，没有冷却区域C只有燃烧区域H这一点上，其与所述第二实施方式的废气燃烧装置2不同。
在该第三实施方式中，燃烧喷嘴部11和处理气体喷嘴12被设置于装置上部，废气在自上而下流动的途中被进行燃烧分解处理。燃烧分解处理后的废气在通过排气口23之后，在设置于装置的下游侧的冷却区域(未图示)被冷却。虽然由燃烧分解处理所生成的粉体附着、堆积于内筒30的内部，但是与所述第二实施方式的废气燃烧装置2同样地，依靠自设置于外壁31的粉体去除用气体导入口35通过两个内壁32之间被喷出的粉体去除用气体来进行去除。此时，由于装置本身在铅垂方向上延伸，所以依靠粉体去除用气体所去除的粉体落下并且不会再次附着到内筒30的内部。
应予说明，粉体去除用气体只要能够通过风压将粉体从内筒的内表面剥离、去除，无论什么种类的气体均可，优选使用氮气或干空气等。其供给压力为例如0.2～0.5MPa左右。
另外，粉体去除用气体的喷出优选以例如一天一次这样的定期且短时间的间歇方式进行。该喷出时向内筒的内部喷出的气体量优选设为通常废气燃烧时依靠内外的压力差自然地吸引到内筒的内部的空气的量的3～10倍左右。
附图标记说明
1～3废气燃烧装置 11燃烧喷嘴部
12处理气体喷嘴 13燃烧筒
14燃料气体喷嘴 15助燃性流体喷嘴
21内筒 22外筒
23排气口 24外壁
25内壁 26空气取入口
27空气导入口 28贯通口
29粉体去除用气体导入口 30内筒
31内壁 32外壁
33第一部件 34第二部件
35粉体去除用气体导入口
H燃烧区域 C冷却区域
Claims (6)
1.一种废气燃烧装置，用于通过燃烧分解处理将废气无害化，其特征在于，包括：
燃烧喷嘴部，用于将燃料气体与助燃性流体混合来形成火焰；
处理气体喷嘴，与该燃烧喷嘴部位于同一轴线上，配置于该燃烧喷嘴部的内侧并导入废气；以及
双层筒结构的燃烧筒，由内筒和配置于该内筒的外侧的外筒构成，所述内筒在一端连接有所述燃烧喷嘴部和所述处理气体喷嘴，在另一端设置有排气口，在所述内筒的内部依靠由所述燃烧喷嘴部所形成的火焰将废气燃烧分解，
所述内筒具备内壁和外壁，从设置于所述外壁一处以上的粉体去除用气体导入口，使得粉体去除用气体朝向所述内壁向所述内筒的内部喷出，由此将附着、堆积于所述内筒的内部的粉体去除。
2.根据权利要求1所述的废气燃烧装置，其特征在于，
所述燃烧筒在水平方向上延伸，
所述外壁由具有扩径的圆锥台形状的单个部件构成，
所述内壁在所述外壁的内侧表面多级地设置为多个，并且以指向所述内筒的内部的方式倾斜地形成，
粉体去除用气体自所述粉体去除用气体导入口，通过邻接的所述内壁之间，向所述内筒的内部喷出。
3.根据权利要求1所述的废气燃烧装置，其特征在于，
所述燃烧筒在铅垂方向上延伸，
所述外壁由具有扩径的圆锥台形状的单个部件构成，
所述内壁在所述外壁的内侧表面多级地设置为多个，并且以指向所述内筒的内部的方式倾斜地形成，
粉体去除用气体自所述粉体去除用气体导入口，通过邻接的所述内壁之间向所述内筒的内部喷出。
4.根据权利要求1所述的废气燃烧装置，其特征在于，
在所述内筒的外壁处设置有多个空气取入口，自该空气取入口沿所述内壁从外部导入空气。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废气燃烧装置，其特征在于，
所述粉体去除用气体导入口在所述内筒的轴方向的同一截面中，在圆周方向上等间隔地设置为多个。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的废气燃烧装置，其特征在于，
所述粉体去除用气体的喷出以定期且短时间的间歇方式进行。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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