CN219036656U - 可燃废气、尾气燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可燃废气、尾气燃烧炉，用于半导体制程所产生废气、尾气的燃烧处理，所述燃烧炉包括：主体，该主体包括外壳，外壳围合成的空间下端封接，上端设有排放口；所述空间的中上部构成燃烧室；进气管接头，从侧面安装于所述主体，以向燃烧室内导入废气、尾气；空气管接头，从侧面安装于所述主体，接入的位置位于燃烧室下方，并向燃烧室横向一侧偏置；以及引燃装置，位于或者介入到燃烧室，以引燃所述废气、尾气。依据本实用新型的可燃废气、尾气燃烧炉结构紧凑，且易于使废气、尾气与空气混合均匀。

Description

可燃废气、尾气燃烧炉

技术领域

本实用新型涉及一种用于半导体制程所产生的废气、尾气燃烧处理的燃烧炉。

背景技术

在半导体研发和生产领域，一些设备会产生SiH₄、H₂等可燃的废气、尾气，如果直接将这些废气、尾气排放到大气中，不但会违反相应的国家有害气体排放标准、法规，并且如果这些废气、尾气在设备周围积累达到一定的废空比（废气、尾气与空气的混合物中废气、尾气与空气的体积比）还可能直接危害设备附近人员和财产安全。

因此，在废气、尾气排放之前及时将其处理掉，显得极其重要。鉴于SiH₄、H₂的可燃性，以及短时间内排放量很小等特点，因此，针对半导体制程所产生的废气、尾气，当前存在专门的处理设备，统称为“可燃废气、尾气”，鉴于半导体制程所产生废气性质相对稳定，其中的可燃成分主要是SiH₄、H₂，因此对于其的处置也相对容易。

鉴于半导体制程中可燃成分含量相对较低，因此在大多数的实现中，使废气、尾气与空气充分混合就变得极为重要。在一些实现中，将尾气、废气通过轴流风机送入燃烧室，利用轴流风机使尾气、废气产生涡旋，从而利于与空气混合均匀。然后轴流风机普遍送风量偏大，尾气、废气在燃烧室中滞留的时间短，难以燃烧充分。

在一些实现中，在燃烧室（仓）内设置混气装置，混气装置所在的位置被称为混合腔，混气装置包括滚筒，滚筒通过中心轴安装，滚筒侧壁具有网孔。其中，滚筒与燃烧室共轴线，换言之，滚筒相当于燃烧室内的嵌套筒，进而，尾气、废气通过燃烧室侧面的输送管道送入，从而尾气、废气需要经由网孔进入滚筒内，而空气则以轴流的方式通过滚筒，在此过程中，受网孔的匀化，以及滚筒的旋转带动的尾气、废气的旋转，而使尾气、废气与空气充分混合。然而，由于滚筒需要旋转，燃烧室内温度高，通常大于870度，滚筒的旋转润滑是个比较大的问题。同时，适配混合装置的燃烧室，因滚筒具有较大的轴向尺寸，使得燃烧室个体偏大，整体不够紧凑。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构相对紧凑，且易于使尾气、废气与空气混合均匀的燃烧炉。

在本实用新型的实施例中，提供了一种可燃废气、尾气燃烧炉，用于半导体制程所产生废气、尾气的燃烧处理，所述燃烧炉包括：

主体，该主体包括外壳，外壳围合成的空间下端封接，上端设有排放口；所述空间的中上部构成燃烧室；

进气管接头，从侧面安装于所述主体，以向燃烧室内导入废气、尾气；

空气管接头，从侧面安装于所述主体，接入的位置位于燃烧室下方，并向燃烧室横向一侧偏置；以及

引燃装置，位于或者介入到燃烧室，以引燃所述废气、尾气。

可选地，所述外壳包括内套和嵌套在内套外的外套，内套与外套间形成水腔；

相应地，为所述水腔配有冷却水进口和冷却水出口。

可选地，冷却水出口配置在水腔下部或下端；

冷却水进口配置在水腔上部或上端。

可选地，腔体上部向上逐渐收口形成锥形部，相应地，外壳具有构建锥形部的上锥头；

所述水腔包括位于上锥头内的部分；

所述排放口位于上锥头的锥顶处。

可选地，水腔于上锥头下端处设有隔板，且冷却水进口位于上锥头上；

隔板上分布有过水孔，且靠近冷却水进口的隔板部分单位面积上分布的过水孔的通流能力弱于远离冷却水进口的隔板部分单位面积上分布的过水孔的通流能力。

可选地，所述外壳于下端设有封口法兰；

相应地，提供一与所述封口法兰配合的盖板以对空间下端封接，封口法兰适配地构成清洁口。

可选地，所述空气管接头与空间下端间具有第一距离，并与进气管接头间具有第二距离，该第二距离为垂直距离；

所述第一距离为第二距离的2~7倍。

可选地，所述空间为横断面为圆形的腔体；

进气管接头的轴线与空间的轴线垂直相交；

空气管接头的轴线与进气管接头的轴线平行，空气管接头的管腔或空气管接头的外廓与空间一侧相切。

可选地，所述引燃装置为加热棒，该加热棒包括位于空间外的接线头和穿入到空间内的棒体。

可选地，还包括一安装在外壳上的火焰传感器。

在本实用新型的实施例中，所提供的用于半导体制程所产生的废气、尾气燃烧处理的燃烧炉，其采用偏置控制管接头的方式，使空气在进入燃烧室前形成旋转气流；而进气管接头导入的废气、尾气冲击到旋转气流上而与其混合，易于获得混合相对均匀的混合气体。鉴于进气管接头相对于空气管接头稍向上偏置，即进气管接头介入到燃烧室，而空气管接头则介入到燃烧炉外壳所围合空间的下部，换言之，位于燃烧室的下方，没有冗余结构，形成旋转气流的结构部分相对紧凑。

附图说明

图1为一实施例中可燃废气、尾气燃烧炉的立体结构示意图。

图2为一实施例中可燃废气、尾气燃烧炉主视结构示意图。

图3为一实施例中可燃废气、尾气燃烧炉左视结构示意图。

图4为一实施例中可燃废气、尾气燃烧炉后剖结构示意图。

图5为一实施例中可燃废气、尾气燃烧炉俯剖结构示意图（逆时针转一百八十度）。

图中：1.清洁口，2.冷却水出口，3.主体，4.火焰传感器，5.加热棒总成，6.吊耳，7.排放口，8.冷却水进口，9.空气管接头，10.进气管接头，11.水套，12.燃烧室。

具体实施方式

在本实用新型的实施例中，图3中的主体3为立式结构体，且气流从侧面进入，废气、尾气与空气形成的混合气体燃烧反应后从位于主体3上端的排放口7排出，因而，在本实用新型的实施例中具有确定的上下方向，并且易于理解的是，燃烧具有相对强烈的热对流效应，即包括进气管接头10和空气管接头9构建的进气口相对于排放口7的位置较低，在燃烧反应发生后，所生成的气相物因温度高，而膨胀上升，而固相物大部分会下落沉降，少部分会随同膨胀上升的气流而排出。

图3和图4中，排放口7上端为法兰口，厂家可以根据需要以配接管道，从而接入例如除尘系统。应当理解的是，作为一个工艺设备，其并不能具备全部的功能，在本发明的实施例中，燃烧器的目的在于燃烧处理，而不涉及例如除尘，除尘可以使用其他的工艺设备进行处理。

鉴于例如可燃废气、尾气燃烧炉通常不是独立存在的工艺设备，因此，例如前述的除尘系统等可以与燃烧炉整合，但本实用新型是对燃烧炉的描述，而对于其他有关的工艺设备或者部件仅简述或者仅提及，而不再赘述。

再如火焰传感器4的配置，作为一个工艺设备，燃烧炉可以只配置火焰传感器4，而不配置控制器等上位器件，在于工艺生产线上往往需要统一整合，集成控制，而不是为每一个工艺设备都配置控制器或者类似的控制器件。

进一步地，火焰传感器4可以接入控制器，也可以接入继电接触系统，后者无需智能器件，而通过继电器与接触器的配置实现例如加热棒总成5的控制，对加热棒总成5的控制更多的是开关控制，因控制方式简单，因此，不整合入控制器，而仅仅使用继电接触系统实现控制是可行的，且是成本非常低的。

半导体制程所产生的废气、尾气内含有可燃成分，因此整体上被表述为可燃废气、尾气，但并不表示其所有成分都是可燃的。

可燃废气、尾气燃烧炉，简称为燃烧炉，其专用于半导体制程所产生废气、尾气的燃烧处理，应知，对废气、尾气的燃烧处理不仅仅是已知的，而且也应当理解，废气、尾气与所混入空气的比例也是已知的，据以形成的混合气体必然是满足燃烧处理工艺要求的，因此，在本实用新型的实施例中只对产品结构做出描述，而对相关的工艺要求和工艺条件不做任何描述。

在本实用新型的实施例中，主要构思是通过偏置空气管接头9，从而使空气导入后会受到外壳的导流而产生的环流（旋转气流，即沿外壳内壁流动）。偏置有两种表现形式，其一是空气管接头9相对于进气管接头10的偏置，两者必然其一与外壳所约束空间的中心不对应，必然会产生旋转气流；另一是空气管接头9相对于空间的中心偏置，势必会产生空气流的环流。

相应地，所述燃烧炉必然包括具有前述外壳的主体3，外壳则基于围合而形成空间，外壳在下端封接，上端则成型出或者配置排放口7。

空间因需要导入空气和尾气、废气，需要在两者混合后进行引燃，这就要求空间底部不可能作为燃烧室，因此，燃烧室位于空间的中上部，下部类同于混合区，当然，在本实用新型的实施例中，下部可不用于混合。

其中的进气管接头10和空气管接头9都从侧面安装在主体3上，管体必然要介入到空间，用于导入相应的气体，例如进气管接头10用于向燃烧室内导入废气、尾气，而空气管接头9的接入位置则位于燃烧室下方，以在空气进入燃烧室前，产生一定的旋转能力，并在进入燃烧室后持续旋转。

鉴于在本领域以给料方向为基准，顺给料方向通常称为纵向或者前后方向，在水平面内与给料方向相垂直的方向称为横向或者左右方向，因此，对于主体3而言，其基本参考系以给料方向为基准，因此，对于空气管接头9而言，其向燃烧室横向一侧偏置，借以形成旋转气流。

关于引燃装置，则可以位于燃烧室内，也可以通过外部介入到燃烧室，对于引燃方式和引燃时机均属于常识，在此不再赘述。

需要再次强调的是，在本实用新型的实施例中，燃烧炉改进的侧重点在于如何以紧凑的结构实现空气与废气、尾气的混合，其余部分则参照使用现有技术，因此，对于其余部分不多做陈述。

为了避免例如烫伤的发生，如图4所示，外壳是一个复合外壳，其包括外套和内套，其中内套嵌套在外套内，两者之间则形成水腔，水腔则在冷却循环中被称为水套11。

相应地，为所述水腔配有冷却水进口8和冷却水出口2，再另行配置强制循环的例如水泵，以实现冷却循环。同样地，冷却循环是否需要配置换热器也不在本实用新型的讨论之列。

适配于热对流，为了提高冷却效率，如图1所示，冷却水出口2配置在水腔下部或下端；冷却水进口8则配置在水腔上部或上端。在此条件下，冷却水在上下方向上的流向与热气流的流向相反，采用类同于对冲的方式有效的提高冷却效率。

图3中，腔体上部向上逐渐收口形成锥形部，相应地，外壳具有构建锥形部的上锥头；进一步地，所述水腔包括位于上锥头内的部分，相对于侧面，顶面更容易为工作人员所触碰，因此，对顶部进行冷却相对重要。

加以对应地，所述排放口7位于上锥头的锥顶处。

在优选的实施例中，水腔于上锥头下端处设有隔板，且冷却水进口8位于上锥头上，隔板以上的水腔部分构成布水腔。

相应地，隔板上分布有过水孔，且靠近冷却水进口8的隔板部分单位面积上分布的过水孔的通流能力弱于远离冷却水进口8的隔板部分单位面积上分布的过水孔的通流能力。在于越靠近冷却水进口8水压越大，并且水温也越低，通过过水孔分布的调整，提高冷却水合理的分布。

图4中比较清楚的显示，清洁口1构造在外壳的下端，且带有一个盖板，具体而言，清洁口1是一个法兰接口结构，法兰与盖板间基于法兰连接实现封口。

相应地，清洁口1对应有封口法兰，在进行燃烧处理时，封口法兰通过盖板封住，维护燃烧炉时，打开盖板，固体沉积物从清洁口1排出。

维护时，除了导出固体沉积物外，还可以对腔体内的设施进行清洁或者其他维护。

作为一种位置上的合理配置，所述空气管接头9与空间下端间具有第一距离，并与进气管接头10间具有第二距离，该第二距离为垂直距离；

所述第一距离为第二距离的2~7倍。

基于第一距离与第二距离的配置，容易形成环流，且空气管接头9位置稍靠下，不仅整体结构紧凑，而且给出了环流生成的空间，以在空气进入到燃烧室前，具有相对较大的动能。

关于环流的生成，在优选的实施例中，所述空间为横断面为圆形的腔体，腔体的主要部分是圆柱形腔体，利于生成环流；需要说明的是，只要是柱形腔体，无论是圆柱还是其他柱形空间，因流体都会被壁面阻挡，而产生流向变化，但相对而言，圆柱形的腔体更容易获得环流。

进一步地，进气管接头10的轴线与空间的轴线垂直相交；而空气管接头9的轴线与进气管接头10的轴线平行，空气管接头9的管腔或空气管接头9的外廓与空间一侧相切，此时空气管接头9到达了偏置的极限，易于使环流具有相对较大的动能。而进气管接头10因与空间的轴线垂直相交，而与环流产生基本上垂直的冲击，从而易于实现均匀的混合。

在一些实施例中，所述引燃装置为加热棒，如图1所示，引燃装置被配置成加热棒总成5，该加热棒总成5包括加热棒，以及其他辅助设施，加热棒则是功能器件，即发热器件；辅助设施包括接线盒，以及绝缘套，加热棒通过绝缘套安装在外壳上，绝缘套外还可以加装隔热套，例如石绵套，加热棒的功能部分在燃烧室内暴露出来，以用于引燃混合气体。

如前所述，加热棒不必实时开启，引燃后就可以停止工作，其引燃控制可以认为的进行控制，也可以自动控制，自动控制时需要配置检测装置，以确定是否引燃，因此，在一些实施例中，还包括一安装在外壳上的火焰传感器4，容易理解的是，火焰传感器4的探测头应介入到燃烧室，此为惯常的理解，在此不再赘述。

同样地，如前所述，关于火焰传感器与控制器或者继电接触系统的适配属于一般常识，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种可燃废气、尾气燃烧炉，用于半导体制程所产生废气、尾气的燃烧处理，其特征在于，所述燃烧炉包括：

主体，该主体包括外壳，外壳围合成的空间下端封接，上端设有排放口；所述空间的中上部构成燃烧室；

进气管接头，从侧面安装于所述主体，以向燃烧室内导入废气、尾气；

空气管接头，从侧面安装于所述主体，接入的位置位于燃烧室下方，并向燃烧室横向一侧偏置；以及

引燃装置，位于或者介入到燃烧室，以引燃所述废气、尾气。

2.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于，所述外壳包括内套和嵌套在内套外的外套，内套与外套间形成水腔；

相应地，为所述水腔配有冷却水进口和冷却水出口。

3.根据权利要求2所述的燃烧炉，其特征在于，冷却水出口配置在水腔下部或下端；

冷却水进口配置在水腔上部或上端。

4.根据权利要求3所述的燃烧炉，其特征在于，腔体上部向上逐渐收口形成锥形部，相应地，外壳具有构建锥形部的上锥头；

所述水腔包括位于上锥头内的部分；

所述排放口位于上锥头的锥顶处。

5.根据权利要求4所述的燃烧炉，其特征在于，水腔于上锥头下端处设有隔板，且冷却水进口位于上锥头上；

隔板上分布有过水孔，且靠近冷却水进口的隔板部分单位面积上分布的过水孔的通流能力弱于远离冷却水进口的隔板部分单位面积上分布的过水孔的通流能力。

6.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于，所述外壳于下端设有封口法兰；

相应地，提供一与所述封口法兰配合的盖板以对空间下端封接，封口法兰适配地构成清洁口。

7.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于，所述空气管接头与空间下端间具有第一距离，并与进气管接头间具有第二距离，该第二距离为垂直距离；

所述第一距离为第二距离的2~7倍。

8.根据权利要求1或7所述的燃烧炉，其特征在于，所述空间为横断面为圆形的腔体；

进气管接头的轴线与空间的轴线垂直相交；

空气管接头的轴线与进气管接头的轴线平行，空气管接头的管腔或空气管接头的外廓与空间一侧相切。

9.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于，所述引燃装置为加热棒，该加热棒包括位于空间外的接线头和穿入到空间内的棒体。

10.根据权利要求1或9所述的燃烧炉，其特征在于，还包括一安装在外壳上的火焰传感器。

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