CN206334521U - 废气处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废气处理设备，为电浆式废气处理设备，包括：第一反应腔，为轴线竖直的管状腔体，上端具有配管端盖，下端具有带有中心孔的下端盖；第二反应腔，为轴线竖直的管状腔体，通过所述中心孔连接于第一反应腔的下端；以及配管，配接于所述配管端盖；第一反应腔上端周缘内侧开有入水口，用以导入沿第一反应腔内壁下行的水，并流入所述第二反应腔。依据本实用新型的废气处理设备使用寿命比较长。

Description

废气处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种废气处理设备。

背景技术

废气处理的对象主要是有毒、有害或者易燃易爆的气体，在半导体制程中，例如FET（Field Effect Transistor，场效应晶体管）、IC（Integrated Circuit，集成电路，港台称之为积体电路）、Solar（太阳能，指太阳能电池晶片）的制程中会产生强腐蚀性的气体，例如Cl₂、 HCl、HF、 F₂、NH₃等（一般整体上称为半导体废气）。这些强腐蚀性气体的处理方式一般是采用燃烧式处理工艺。

燃烧式处理工艺使用天然气作为燃料，处理区的处理温度在1200~1500摄氏度。此类处理工艺可见于中国专利文献CN102705817A，提供一个天然气燃烧室，通过导风板使废气均匀分布并形成漩涡，燃烧器喷出的火焰使废气得到处分燃烧。此类处理工艺依赖于燃烧本身，废气的处理效率比较低。

随着技术的发展，基于高能等离子体进行废气处理的设备逐渐见于业界，并产生电浆的概念。所谓电浆是等离子体（Plasma）的别称，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体。

中国专利文献CN105688618A说明书背景技术部分简述了电浆的存在形式和基本属性。通常，电浆式的废气处理设备使用电将氮气离子化，中心火焰超过1万摄氏度，最外围温度通常也大于1000摄氏度。在此条件下，用于废气处理的反应腔是承受高温的位置，并因此面临以下两个问题：

1.腐蚀性气体容易在反应腔的腔体内壁残留，容易产生腔体的腐蚀，寿命变短。

2.腔体温度过高，一般的金属无法承受，即使采用昂贵的耐热金属，其耐热也存在限度。高温下金属硬度降低，强度下降。

以上两点容易加速腔体的破裂失效，一旦腔体破裂，会导致有害气体泄露，而产生安全事故。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种使用寿命比较长的废气处理设备。

本实用新型采用的技术方案为：

一种废气处理设备，为电浆式废气处理设备，包括：

第一反应腔，为轴线竖直的管状腔体，上端具有配管端盖，下端具有带有中心孔的下端盖；

第二反应腔，为轴线竖直的管状腔体，通过所述中心孔连接于第一反应腔的下端；以及

配管，配接于所述配管端盖；

第一反应腔上端周缘内侧开有入水口，用以导入沿第一反应腔内壁下行的水，并流入所述第二反应腔。

上述废气处理设备，可选地，所述第一反应腔的内壁，以及第二反应腔的内壁均具有防腐层。

可选地，所述防腐层为铁氟龙涂层。

可选地，所述入水口均置于第一反应腔上端周缘，且入水口向下向内倾斜。

可选地，所述入水口的给水装置配有加压装置。

可选地，该废气处理设备所配置的电浆发生装置具有以下两种设置方式：

第一设置方式：设置在所述配管端盖中心，喷口向下；

第二设置方式：设置在第二反应腔的侧壁，向第二反应腔内水平或者斜向下喷射。

可选地，第二设置方式中相应的喷口有三个，喷口轴线所在竖直面与喷口中心所在过第二反应腔竖直剖面的夹角为30度。

可选地，所述第二反应腔的下端设有水箱，而侧面设置有旁路，以构成出气管腔，并在出气管腔设有喷淋管道。

可选地，所述出气管腔包括连接到第二反应腔的水平管腔和下端连接到水平管腔出口的竖直管腔；

其中，喷淋管道在水平管腔设有水平喷口，而在竖直管腔设有向下的竖直喷口。

可选地，所述竖直管腔为两节段结构，位于下面的节段比位于上面的节段管径大；

其中，喷淋管道在位于下面的节段设有第一竖直喷口，该第一竖直喷口和水平喷口的源端通过循环水系统连接所述水箱；

喷淋管道在位于上面的节段配有第二竖直喷口，该第二竖直喷口连接外源性水源。

依据本实用新型，流体在向下流的过程中，受地磁场的影响会产生涡流，一方面可以冲刷掉粘附在第一反应腔和第二反应腔内壁上的微尘颗粒，另一方面，流水能够带走热量，且作为热阻性比较高的物质，水流能够遮蔽热量对第一反应腔和第二反应腔的侵蚀。藉此两方面，可以有效的提高废气处理设备的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中废气处理设备的原理图。

图2为反应装置部分的结构示意图。

图中：1.CDA导入系统，2.氮气导入系统，3.PCW冷却水系统，4.PCW冷却水系统，5.电浆发生器，6.废气导入口，7.排气口，8.自来水管，9.冷却沉降管道，10.冷却沉降腔，11.循环泵，12.水箱，13.疏水泵，14.第二反应腔，15.第一反应腔，16.涡流壁，17.入水口。

具体实施方式

为实现本实用新型之目的，本实用新型采用技术手段及构造，现结合说明书附图及较佳实施例祥加说明其具体特征与功能如下。

图1所示，是本实用新型一实施例的结构原理图，右图中可见，废气处理设备的基本构成包括：

反应腔，为立式结构，图中可见其包括两个部分，其一是位于上部的第一反应腔15，另一是位于下部的第二反应腔14，第二反应腔14的管径小于第一反应腔15，且轴线相同。

相对而言，当有流体从第一反应腔15的壁面流下时，受地球磁场影响，会产生涡流，如图2所示，第一反应腔15的内壁构造为涡流壁16，可以对第一反应腔15的内壁产生冲刷。

管径较小的第二反应腔14类同于出水管道，是形成涡流的构成部分之一。

关于所述第一反应腔15，如图1和2所示，为立式结构，其轴线处于竖直状态，并与第二反应腔14的轴线相同，以利于形成涡流，尤其是在水流入第二反应腔14会产生更加剧烈的涡流。

那么，涡流的产生，需要引入水，如图2所示，在涡流壁16的上端开有斜切的入水口17，以利于水流顺涡流壁16而下。

匹配第一反应腔15的位置，在第一反应腔15的上端形成有上端盖，除相关的用于接入接出相关物质的管路外，第一反应腔15气密闭。第一反应腔15上端周缘，表现为如图2所示的涡流壁16的上端内侧开有入水口17，用以导入沿第一反应腔15内壁下行的水，从而通过第一反应腔15下端的出口，即其下端盖上的中心孔流入所述第二反应腔14。

主要的管道配装在第一反应腔15的上端盖，图中可见，包括：

PCW冷却水系统3、4，用于对电浆发生器5进行冷却，图中电浆发生器5设置在第一反应腔15的上端盖，因此，相应的PCW冷却水系统的配管与其相应，也在第一反应腔15的上端盖所在的位置。

其中，PCW是Process Cooling Water的缩略语，即工艺冷却水。

配管部分还包括氮气导入系统，用于导入氮气。

以及CDA导入系统1，用于导入压缩空气。其中CDA是Clean Dry Air，即洁净干燥压缩空气。

废气中的粉尘，以及基于电浆法工艺所产生粉尘，因涡流水的存在，不会粘附在第一反应腔15和第二反应腔14的内壁面，从而能够对反应腔形成第一方面的有效保护。

此外，水是热的的不良导热物质，水层之间主要靠对流实现热交换，热传导能力很差，流水状态下，一方面可以阻挡热对反应腔的侵蚀，另一方面，也能带走一些热量，不致使水体过热。

涡流水的存在可以将反应腔的外壁面的温度降低到40摄氏度以下。

水的存在可以将部分的半导体废气，以及电浆法工艺所产生废气溶解，例如HCl等卤族氢化物，其在水中的溶解度非常高。

尽管水能够有效的洗去粉尘，但溶解气体后，会形成腐蚀性溶液，为此，在优选的实施例中，所述第一反应腔15的内壁，以及第二反应腔14的内壁均具有防腐层。

防腐层的材质是适配所形成溶液的性质而制作。

在一些实施例中，所述防腐层为铁氟龙涂层。铁氟龙是其商标名称（因发音不同，译名较多，例如特氟龙、铁氟龙、铁富龙、特氟隆等），被泛化为产品名称，其化学名称是聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene），英文缩写为PTFE。

铁富龙不仅耐高温（260摄氏度可连续使用），化学稳定性好，从而具有良好的耐化学腐蚀性。能够有效的阻挡溶液对设备的侵蚀。

关于水流的引入，如图2所示，所述入水口17均置于第一反应腔15上端周缘，可以形成一个环形的入水口17，所述的环形与第一反应腔15的轴线相同，从而可以在第一反应腔17的内表面形成均匀的水膜。

为能够形成全面的防护，需要水流沿图2中的涡流壁16流下，因此，涡流壁16一方面可以设有一定的锥度，另一方面，入水口17向下向内倾斜，产生顺导，使水流沿涡流壁16顺下。

于所述入水口17的给水装置配有加压装置，提供比较高的注水压力，使水能够快速的带走热量。

图1中，反应腔是立式结构，进入的水直接流入水箱12，水箱里的水量和水温会逐渐增加，一方面可以通过疏水泵13所在的换热系统对水箱12进行降温，另一方面，水箱12中的水可以作为上述的给水装置的源端设备。

如果水箱12的水仍然不能形成平衡，而产生多余的水，可以送出进行处理后排放。

入水口17所进入的水量主要适配地使反应腔内壁形成水膜，以保护反应腔，部分反应气 在水膜中，形成溶液，部分反应气及粉尘仍然没有被处理掉。在图1所示的结构中，可见，还包含喷淋系统，如图1中所示的冷却沉降腔，通过喷淋，能够使反应气从水雾中穿过，增大反应气与水雾的接触面积，提高净化效果。

在此，先说明一下电浆发生装置的装配位置，其一般具有两种装配位置，图1和2中所示的属于第一种装配位置，称为第一设置方式，在第一设置方式中将电浆发生装置设置在配管端盖的中心，喷口向下，如图1所示，电浆发生器5的轴线与第一反应腔14的轴线相同，该结构相对紧凑，配管主要在配管端盖处，废气导入口6环绕电浆发生器5的喷口设置。相对而言，第一设置方式中，废气与电浆形成的高能等离子体的均匀度相对低一些。

电浆发生器5的再一种设置方式，即第二设置方式：是将电浆发生器5设置在第二反应腔14的侧壁，向第二反应腔14内水平或者斜向下喷射，据此可以产生涡流，能够与废气充分混合。

尤其是，当电浆发生器5的喷口有多个时，通过在第二反应腔15的周向均匀设置，所形成的涡流能够与废气充分混合。

在优选的实施例中，所述喷口有三个，喷口轴线所在竖直面与喷口中心所在过第二反应腔15竖直剖面的夹角为30度，所形成的涡流效果较佳，且所需要的喷口数比较合适，设置难度较低。

经过处理后的气体生成气体粉尘混合物，一部分随着水膜流入水箱12。进一步地，如图1所示，所述第二反应腔14的下端设有水箱12，水膜水流直接顺下，气体则从旁路右行，图中在第一反应腔14下部设有一个旁路，即图中所示的冷却沉降腔10，以构成出气管腔，并在出气管腔设有喷淋管道。

图1中，冷却沉降管道9用于通过循环泵11向喷淋管道泵送水，而为了获得良好的净化效果，所述出气管腔包括连接到第二反应腔14的水平管腔、下端连接到水平管腔出口的竖直管腔；整体与反应腔构成一个大致的U型结构，一方面有利于污染物的水淋去除和沉降，另一方面，有利于气体的排出，净化后的气体从图1中的排气口7排出。

那么喷淋分为多级，首先是水平管腔设有水平喷口，从图中的右向左喷，而竖直管腔设有向下的竖直喷口，从图中的上往下喷。具体地，喷淋的方向是迎向气体的走向，喷淋以水雾或者小水珠的形式喷射。

图1中所示的是三级喷淋结构，其中，所述竖直管腔为两节段结构，位于下面的节段比位于上面的节段管径大；

其中，位于下面的节段设有第一竖直喷口，该第一竖直喷口和水平喷口通过源端连接所述水箱的循环水系统；

位于上面的节段配有第二竖直喷口，该第二竖直喷口连接外源性水源。

此外，在优选的应用中还应当包含对设备的基本参数的检测，如图中所示的压力表，排气口处设有一个，以检测排气压强，废气导入口6处设有一个，控制进气量。

此外在一些实施例中，还包括对温度的检测，首先是水箱12内的水温的检测，然后是反应腔内温度的检测，再就是冷却沉降腔10处的温度检测。

Claims (9)

1.一种废气处理设备，为电浆式废气处理设备，包括：

第一反应腔（15），为轴线竖直的圆管状腔体，上端具有配管端盖，下端具有带有中心孔的下端盖；

第二反应腔（14），为轴线竖直的管状腔体，通过所述中心孔连接于第一反应腔（15）的下端；以及

配管，配接于所述配管端盖；

其特征在于，第一反应腔（15）上端周缘内侧开有入水口（17），用以导入沿第一反应腔（15）内壁下行的水，并流入所述第二反应腔（14）。

2.根据权利要求1所述的废气处理设备，其特征在于，所述第一反应腔（15）的内壁，以及第二反应腔（14）的内壁均具有防腐层。

3.根据权利要求2所述的废气处理设备，其特征在于，所述防腐层为铁氟龙涂层。

4.根据权利要求1-3任一所述的废气处理设备，其特征在于，所述入水口（17）均置于第一反应腔（15）上端周缘，且入水口（17）向下向内倾斜。

5.根据权利要求4所述的废气处理设备，其特征在于，所述入水口（17）的给水装置配有加压装置。

6.根据权利要求1-3任一所述的废气处理设备，其特征在于，该废气处理设备所配置的电浆发生装置设置在所述配管端盖中心，喷口向下。

7.根据权利要求1-3任一所述的废气处理设备，其特征在于，所述第二反应腔（14）的下端设有水箱（12），而侧面设置有旁路，以构成出气管腔，并在出气管腔设有喷淋管道。

8.根据权利要求7所述的废气处理设备，其特征在于，所述出气管腔包括连接到第二反应腔（14）的水平管腔和下端连接到水平管腔出口的竖直管腔；

其中，喷淋管道在水平管腔设有水平喷口，而在竖直管腔设有向下的竖直喷口。

9.根据权利要求8所述的废气处理设备，其特征在于，所述竖直管腔为两节段结构，位于下面的节段比位于上面的节段管径大；

其中，喷淋管道在位于下面的节段设有第一竖直喷口，该第一竖直喷口和水平喷口的源端通过循环水系统连接所述水箱；

喷淋管道在位于上面的节段配有第二竖直喷口，该第二竖直喷口连接外源性水源。