TW201343240A - 用於ＰＦＣｓ廢氣處理之渦流電漿反應器 - Google Patents

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Abstract

一種用於PFCs廢氣處理的渦流電漿反應器包含有：一具有多數個廢氣入口的廢氣收集管、一火焰防阻器、一渦流電漿反應器本體、一安裝於渦流電漿反應器頂部的第一氣體注入裝置、一安裝於渦流電漿反應器末端的第二氣體注入裝置、一反應器導流管，一可升降的電漿火炬、及一高週波感應線圈；其特徵是利用具有多數個廢氣入口的廢氣收集管將廢氣收集後，經過火焰防阻器保護，再加入進行反應所需適量水分、空氣等，以切線方式由位於渦流電漿反應器頂部的第一氣體注入裝置以渦旋方式注入渦流電漿反應器，利用中央的電漿火炬將廢氣等離子化，進行反應所需過量空氣以切線方式由位於渦流電漿反應器末端的第二氣體注入裝置以逆向渦旋方式注入渦流電漿反應器，並與高溫的反應器導流管接觸預熱後以逆旋方式匯入被等離子化的高溫廢氣中，使得等離子化的廢氣與過量空氣產生激烈的混合，再經高週波感應線圈加熱維持等離子化，使得廢氣在渦流電漿反應器內與具有高能量密度的電漿充分混合維持一定反應時間進行反應而被徹底破壞。

Description

用於PFCs廢氣處理之渦流電漿反應器
本發明係一種應用於廢氣處理的化工裝置，與半導體產業的全氟化物廢氣的電漿處理裝置有關，特別是關於一種全氟化物的電漿處理裝置以及應用於該電漿處理裝置之渦流電漿反應器，其利用全氟化物廢氣以切線方式注入渦流電漿反應器內形成強烈的渦流，使全氟化物廢氣及適量水分與電漿火炬作用進行高溫反應，以徹底破壞廢氣中的全氟化物，以達成高破壞去除效率的目的。
半導體製程廣泛地使用CF4、C2F6、NF3等全氟化合物(PFCs;Per-fluoro compound)做為製程氣體，但是這些氣體僅有少部分被使用掉，剩餘的大部分則當作廢氣排放，有造成溫室效應的疑慮。例如，CF4在製程中大約只使用了5%、C2F6大約只使用了30%、C3F8大約只使用了60%、NF3大約只使用了60%、CHF3大約只使用了40%，SF6大約只使用了20%。
1997年"聯合國氣候變化綱要公約京都議定書"中，通過管制二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化亞氮N2O、六氟化硫SF6、氫氟碳化物HFCs及全氟化物PFCs等六種主要溫室氣體的具體減量方案及時刻表。在這六種主要管制溫室氣體中，SF6、HFCs及PFCs等主要為人造的溫室氣體成分；雖然HFCs及PFCs不會耗損臭氧層，但皆為強效溫室氣體，具有很高的全球溫暖化潛勢指數值(Global Warming Potential，GWP)，具極長之生命期，例如，CF4的生命期可達50,000年、C2F6的生命期可達10,000年、SF6的生命期可達3,200年、C3F8的生命期可達2,600年、NF3的生命期可達740年、CHF3的生命期可達270年、CH2F2的生命期可達4.9年。這些氟化合物都能停留在大氣層中相當長的時間，且在大氣中的累積效應為不可逆的。
由於半導體設備元件的製造技術日趨精密，促使全氟化物的使用量也隨著半導體製程的進步快速增長，因此，產業界迫切需要更有效率的管制與處理技術、採用嶄新的PFCs廢氣處理系統，以因應未來更加嚴苛之廢氣排放標準，避免環境公害之產生。傳統上PFCs及HFCs的處理，以使用燃燒法最有效，但因擔心燃燒控制不當會有衍生火災的風險，乃有改用電熱法處理的例子；但是電熱法因受操作溫度及流場分佈控制不易的影響，處理效率通常只能達到90%以下，難以達成符合嚴苛的廢氣排放標準之要求。
傳統的電漿火炬處理做法因為在離開電漿火炬接觸後，需要利用獨立的反應室內進行反應，因此，電漿火炬必須提供足夠維持高溫(例如1,000℃)的能量，且反應室內部必須以耐火斷熱材料構築而成，在電漿火炬加熱下，形成高溫環境，才能讓獨立的反應室維持具有破壞全氟化物廢氣的能力。而且，在高溫獨立的反應室進行反應後，直接以噴水器組加水冷卻然後利用濕式洗滌塔洗滌，此時，也需要提供足夠的冷能，才能將氣體冷卻以利進行洗滌；否則，濕式洗滌塔的洗滌效能將大受影響。又以往的創作並無適當措施可以將隨著濕式洗滌塔出口全氟化物廢氣排出的飛沫去除，這種情形在低壓操作條件時更為嚴重，也將使得管線及下游設備遭受粒狀物污染的困擾。
本發明的渦流電漿反應器，將含有全氟化物的廢氣利用切線注入渦流電漿反應器產生渦流，然後利用電漿火炬引發高能電子團與全氟化物與水分及氧氣充分接觸並引發快速的化學反應，因此，不需要高能量的電源供應及高溫的反應器，就能達成有效且徹底的破壞全氟化物的目的。
本發明之主要發明目的在於提供一種供PFCs廢氣處理使用的渦流電漿反應器。將PFCs廢氣及進行化學反應所需適量水分及空氣以切線方式注入該渦流電漿反應器形成渦流，並利用電漿火炬形成高能渦流電子團，過量空氣則經內部導流管預熱後與該高能渦流電子團以逆向方式匯入產生激烈渦流，使電漿火炬的高能量電子團能與全氟化物與水分及氧氣充分接觸並引發快速的化學反應，達成徹底破壞全氟化物的目的。
為達成前述之發明目的，本發明所提供之渦流電漿反應器，包含有：一組具有多數個廢氣入口的廢氣收集管、一火焰防阻器、一渦流電漿反應器本體、一安裝於渦流電漿反應器頂部的氣體注入裝置、一安裝於渦流電漿反應器末端的氣體注入裝置、一反應器導流管，一可升降的電漿火炬、及一高週波感應線圈；其特徵是利用具有多數個廢氣入口的廢氣收集管將PFCs廢氣收集後，經由火焰防阻器保護，再將PFCs廢氣加入進行反應所需適量水分、空氣等，然後以切線方式由位於渦流電漿反應器頂部的第一氣體注入裝置以渦旋方式注入渦流電漿反應器，利用中央的電漿火炬將廢氣等離子化，進行反應所需過量空氣以切線方式由位於渦流電漿反應器末端的第二氣體注入裝置以逆向渦旋方式注入渦流電漿反應器，並與高溫的反應器導流管接觸預熱後以逆旋方式匯入被等離子化的高溫廢氣中，使得等離子化的廢氣與過量空氣產生激烈的混合，再經高週波感應線圈加熱維持等離子化，使得廢氣在渦流電漿反應器內與具有高能量密度的電漿充分混合維持一定反應時間進行反應而被徹底破壞。
本創作的應用範圍包含半導體及其他工業製程之全氟化物、有機廢氣、揮發性有機廢氣等有害廢氣之處理，例如：SiH4、CF4、CHF3、C2F6、NF3等廢氣處理。
為使對本創作有較佳之了解，特就下列圖示為例作為本發明之一較佳實施例說明如下。
如第1圖所示，為本創作之的渦流電漿反應器之一較佳實施例，以下並說明其原理及運作方式。
本創作之渦流電漿反應器包含有：一組具有多數個廢氣入口10的廢氣收集管11、一火焰防阻器16、一渦流電漿反應器本體30、一安裝於渦流電漿反應器頂部35的第一氣體注入裝置70、一安裝於渦流電漿反應器末端34的第二氣體注入裝置20、一反應器導流管37，一可升降的電漿火炬50、及一高週波感應線圈100；其特徵是PFCs廢氣利用廢氣收集管11的多數個廢氣入口10收集後，由廢氣收集管出口12經火焰防阻器16，加入進行反應所需適量水分、空氣等，再以切線方式由位於渦流電漿反應器頂部35的第一氣體注入裝置70以渦旋方式注入渦流電漿反應器本體30，利用中央的電漿火炬50將廢氣等離子化，進行反應所需的過量空氣以切線方式由位於渦流電漿反應器末端34的第二氣體注入裝置20以逆向渦旋方式注入渦流電漿反應器本體30，並與高溫的反應器導流管37接觸預熱後，以逆旋方式匯入被等離子化的高溫廢氣中，使得等離子化的廢氣與過量空氣產生激烈的混合，再經高週波感應線圈100加熱維持等離子化，形成一個高溫感應電漿區60，使得廢氣在渦流電漿反應器本體30內與具有高能量密度的電漿充分混合維持一定反應時間進行反應而被徹底破壞。
廢氣收集管11具有多數個廢氣入口10，可將製程中所排出的多數股PFCs廢氣收集後集中處理。本發明之渦流電漿反應器設有具有多數個廢氣入口10的廢氣收集管11，用來連接收集半導體製程所產生的全氟化物廢氣或其他製程的VOC廢氣。由半導體製程使用端產生的全氟化物廢氣配管與廢氣收集管11連接，廢氣收集管11可以為1支或多支，通常以4支至8支設計，以利減少破壞去除廢氣中全氟化物的渦流電漿反應器本體30處理裝置的數量。每一支收集管11的單位氣體流量為每分鐘約50～100公升標準狀態氣體流量，半導體製造系統操作壓力為40至200 mTorr最為常見，其排氣可經真空泵浦排出再接至本發明之渦流電漿反應器，亦可在真空泵浦之前進入本發明之渦流電漿反應器。
廢氣經過具有多數個廢氣入口10的廢氣收集管11收集後，由廢氣收集管出口12排出，但為了有效控制並避免因為使用電漿火炬的高溫設備造成回火的風險，廢氣應先經火焰防阻器16加以保護，然後，加入進行反應所需適量水分或氫氣、及空氣等，再一起經由渦流電漿反應器頂部35的第一氣體注入裝置70以多點切線方式注入渦流電漿反應器本體30，以產生旋轉的渦流。氣體是由第一氣體注入裝置70的氣體注入口71送入氣體外導流環75內部，利用具有多數個氣體切線注入口74的氣體導流環72使得氣體可以採用切線方式注入渦流電漿反應器本體30。第一氣體注入裝置70利用氣體注入器固定螺栓76及氣體注入器固定螺栓77與渦流電漿反應器本體30連接固定。
由第一氣體注入裝置70的氣體注入口71送入渦流電漿反應器的氣體，其所含水量主要根據全氟化物廢氣的組成依據化學反應式做推估、計算並控制之。舉例說明其反應方程式如下：
SiH4+2O2→SiO2+2H2O
CF4+2H2O→CO2+4HF
CF4+O2→CO2+2F2
C2F6+4H2O+1/2 O2→6HF+2CO2+H2O
C2F6+2O2→2CO2+3F2
C3F8+6H2O+O2→8HF+3CO2+2H2O
C3F8+3O2→3CO2+4F2
SF6+3H2O→SO2+6HF+1/2 O2
F2+H2→2HF
由於多數PFCs在渦流電漿反應器本體30內進行反應後，會很容易再聚合成最安定的化合物CF4，因此，在PFCs廢氣進入渦流電漿反應器本體30前，必須注入有利於進行反應所需的適量水份，先調節及供應進行反應所需的適當水分含量，使PFCs能轉化成HF及CO2才能得到較好的破壞去除效率。利用渦流電漿反應器本體30所提供的高溫、激烈渦流的作用，最安定的化合物CF4也會在電漿的高能電子作用下，很快進行以下反應而被破壞：
e+CF4→CF3+F+e
e+O2→O+O+e
CF3+O→COF2+F
CF4是很安定的化合物，進行CF4的熱解需要供應大量能量，而且，需要很高的活化能才能進行；CF4進行熱解反應的反應式及反應熱ΔH如下：
CF4→C(soot)+F2　ΔH=+916 kJ/mol
CF4在渦流電漿反應器本體30內與氧氣進行氧化反應仍為吸熱反應，其反應熱ΔH如下：
CF4+O2→CO2+2F2　ΔH=+585 kJ/mol
CF4與氧氣及氫氣進行氧化反應，為放熱反應，進行反應會釋放反應熱ΔH如下：
CF4+O2+2H2→CO2+4HF　ΔH=-557 kJ/mol
用於保護設備安全，避免回火風險的火焰防阻器16，其內部具有一多孔狀火焰防阻元件17，其有效最大孔隙或最大直徑應小於對應氣體之最大實驗安全間距(MESG，Maximum Experimental Safety Gap)，以確保渦流電漿反應器本體30不會逆向將火焰蔓延至廢氣收集管11或其上游端，以確保使用者的安全。
氣體由第一氣體注入裝置70的氣體注入口71送進氣體外導流環75與氣體導流環72間的環狀空間，然後，利用氣體導流環72上的多數個氣體切線注入口74以切線方向注入渦流電漿反應器本體30內，如第2圖所示。第一氣體注入裝置70利用氣體注入器固定螺栓76及氣體注入器固定螺栓77與渦流電漿反應器本體30連接固定。
渦流電漿反應器本體30具有一反應器外管32、一反應器內管36、一反應器導流管37，在渦流電漿反應器頂部35具有一電漿火炬連接法蘭31，用於連接電漿火炬50；渦流電漿反應器末端34具有一法蘭連接口33，用於連接其後的水洗塔。法蘭連接口33與反應器導流管37間，採用隔熱材42作為保溫。反應器內管36使用反應器內壁上固定環39與第一氣體注入裝置70結合；使用反應器內壁下固定環40與第二氣體注入裝置20結合。
由第一氣體注入裝置70注入渦流電漿反應器本體30內的氣體，利用電漿火炬50加熱並進行等離子化。在反應器內管36靠近渦流電漿反應器頂部36處的內部，裝設有陶瓷耐火環38，用於保護電漿火炬50。由第一氣體注入裝置70注入的氣體，在電漿火炬50與陶瓷耐火環38間的空間，形成往下的渦流，一面受熱，一面提供電漿火炬50冷卻之用。陶瓷耐火環38內徑應大於電漿火炬50的電漿火炬本體57之外徑，以形成一環形通道，供渦流氣體通過。
第二股氣體由第二氣體注入裝置20的氣體注入口21送進氣體外導流環25與氣體導流環22間的環狀空間，然後，利用氣體導流環22上的多數個氣體切線注入口24以切線方向注入渦流電漿反應器本體30內由氣體導流環22與反應器導流管37間所構成的環形氣體流動通道23，形成向渦流電漿反應器頂部35方向的環形渦流，如第3圖所示。第二氣體注入裝置20利用氣體注入器固定螺栓26及氣體注入器固定螺栓27與渦流電漿反應器本體30連接固定。由第二氣體注入裝置20注入，往渦流電漿反應器頂部35方向的環形渦流，受到高溫反應器導流管37的加熱，然後，匯入方向相反的高溫渦流中，如第4圖所示，在感應電漿區60匯流，並利用高週波感應線圈100加熱，形成高速反應的渦流高溫反應區，將廢氣徹底破壞。
第一氣體注入裝置70利用氣體導流環72以切線方向將氣體注入渦流電漿反應器本體30，產生由渦流電漿反應器頂部35往渦流電漿反應器末端34方向的渦流；第二氣體注入裝置20則利用氣體導流環22將氣體以相反的切線方向注入渦流電漿反應器本體30內，產生由渦流電漿反應器末端34往渦流電漿反應器頂部35的逆向渦流，且第一股氣體所產生的渦流係位於渦流電漿反應器本體30內部中央的圓柱狀空間，第二股氣體所產生的渦流係位於接近反應器內管36的內壁且在第一股氣體所產生的渦流外側，第二股氣體於感應電漿區60匯入第一股氣體的渦流中，進行化學反應。
位於渦流電漿反應器本體30最前端中心位置的電漿火炬50，是利用供應高電壓、高電流的直流電源供應使電漿火炬50產生電弧進而產生高溫高能量密度的穩定的電漿，將廢氣中的全氟化物加熱分解、原子化、離子化，使全氟化物的化學鍵結被徹底破壞，並與水分子或氧氣結合形成一些簡單易於處理的分子或原子，如氫氣、一氧化碳、二氧化碳和氟化氫等，而不會組合成較大的或較複雜的分子，達成徹底破壞的目的。
電漿火炬50可以採用直流電力供應產生高溫電漿之非傳輸型直流電漿火炬。渦流電漿反應器本體30是善用電漿火炬50及其產生的高能量電子團與全氟化物廢氣充分混合、進行化學反應，因此，並不需建立均勻的溫度場，所以可以使用較低功率的電漿火炬50，即可達到所需的破壞效率。以一般四組廢氣入口10的廢氣收集管11單位時間處理200 L/min的設備為例，傳統的電漿火炬約需使用10～30 kW功率，使用本發明之渦流電漿反應器本體30則只需使用1～5 kW功率的電漿火炬50，加上操作在5kW的高週波感應線圈100即可。
電漿火炬50的火炬噴嘴51伸入渦流電漿反應器本體30內；其電源由直流電源供應端子52及直流電源供應端子53供應，火炬氣體由火炬氣體入口54送入電漿火炬50以產生氣體電漿。電漿火炬50並利用火炬冷卻液出入口55及56將冷卻液送進電漿火炬50提供火炬冷卻。電漿火炬50利用電漿火炬法蘭58與電漿反應器本體30連接；電漿火炬法蘭58上並附有將電漿火炬50上升的裝置，可以讓電漿火炬50在系統穩定操作後，將電漿火炬50拉出渦流電漿反應器本體30之外，如第5圖所示。
由於在渦流電漿反應器本體30內，由第二氣體注入裝置20以切線注入的第二股氣體尚未被加熱，會沿著反應器內管36與反應器導流管37間的環形氣體流動通道23以渦旋方式流動，因此，使得反應器內管36溫度不會太高，只需使用石英玻璃或陶瓷管外加隔熱材41及保護性金屬反應器外管32即可，可以使得設備製作簡單化。
反應器導流管37可以縮短避開高週波感應線圈100的感應區，如第6圖所示。反應器導流管37也可以延伸入高週波感應線圈100的感應區內，如第7圖所示。主要是看所要處理的廢氣之特性而定。反應器導流管37可以採用陶瓷管、石英玻璃或採用導電性非磁性金屬，如鋁、銀、黃銅、及紅銅等材料製作。高週波感應線圈100通常使用銅管製作成環形，且通常做成多環的形式，其總長度與輸出功率有關。高週波感應線圈100兩端設有高週波端子101及高週波端子102；在高週波端子102內有冷卻水入口103、在高週波端子101內有冷卻水出口104，將冷卻水強制流經環形銅管所構成的高週波感應線圈100，以保護高週波感應線圈100。
如第4圖所示，渦流電漿反應器本體30是利用廢氣先被高溫電漿火炬50加熱等離子化後，使得廢氣的體積膨脹產生高溫差渦流的原理，使得廢氣能夠在渦流電漿反應器本體30內，與高能量電子團充分混合進行化學反應，達成有效破壞的目的。
經由第一氣體注入裝置70注入的第一股氣體，在渦流電漿反應器本體30內形成由渦流電漿反應器頂部35往渦流電漿反應器末端34方向流動且快速旋轉的渦流；經由第二氣體注入裝置20注入的第二股氣體，在渦流電漿反應器本體30內形成由渦流電漿反應器末端34往渦流電漿反應器頂部35方向流動，且運動方向與第一股氣體相反的快速旋轉的渦流；二股氣流在感應電漿區60匯流，使得化學反應快速進行，將廢氣的化學鍵結徹底破壞，並與水分子或氧氣結合形成一些簡單易於處理的分子或原子，同時使氣體溫度快速升高，體積膨脹，進而產生速度更快的高溫差氣旋渦流。使得廢氣在渦流電漿反應器本體30內能夠與高能量密度的高能量電子團充分混合、進行化學反應，產生COF2、HF、NOX、CO、CO2等燃燒產物，而被徹底破壞。
以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離申請專利範圍所限定的精神和範圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的申請專利範圍可限定的範圍之內。
10．．．廢氣入口
11．．．廢氣收集管
12．．．廢氣收集管出口
16．．．火焰防阻器
17．．．火焰防阻器防火元件
20．．．第二氣體注入裝置
21．．．反應器氣體注入口
22．．．氣體導流環
23．．．環形氣體流動通道
24．．．氣體切線注入口
25．．．氣體外導流環
26．．．氣體注入器固定螺栓
27．．．氣體注入器固定螺栓
30．．．渦流電漿反應器本體
31．．．電漿火炬連接法蘭
32．．．反應器外管
33．．．法蘭連接口
34．．．渦流電漿反應器末端
35．．．渦流電漿反應器頂部
36．．．反應器內管
37．．．反應器導流管
38．．．陶瓷耐火環
39．．．反應器內壁上固定環
40．．．反應器內壁下固定環
41．．．隔熱材
42．．．隔熱材
50．．．電漿火炬
51．．．火炬噴嘴
52．．．直流電源供應端子
53．．．直流電源供應端子
54．．．火炬氣體入口
55．．．火炬冷卻液出入口
56．．．火炬冷卻液出入口
57．．．電漿火炬本體
58．．．電漿火炬法蘭
60．．．感應電漿區
70．．．第一氣體注入裝置
71．．．氣體注入口
72．．．氣體導流環
74．．．氣體切線注入口
75．．．氣體外導流環
76．．．氣體注入器固定螺栓
77．．．氣體注入器固定螺栓
100．．．高週波感應線圈
101．．．高週波端子
102．．．高週波端子
103．．．冷卻水入口
104．．．冷卻水出口
第1圖：本創作之廢氣處理用渦流電漿反應器的實施例
第2圖：本創作之渦流電漿反應器的廢氣混合物以切線方式注入反應器的氣體注入裝置
第3圖：本創作之渦流電漿反應器的輔助氣體以逆向切線方式注入反應器的氣體注入裝置
第4圖：本創作之廢氣處理用渦流電漿反應器的實施例，顯示高週波感應線圈之作用
第5圖：本創作之廢氣處理用渦流電漿反應器的實施例，顯示穩定運轉後將電漿火炬抽出
第6圖：本創作之廢氣處理用渦流電漿反應器的實施例，顯示反應器導流管低於高週波感應線圈作用區
第7圖：本創作之廢氣處理用渦流電漿反應器的實施例，顯示反應器導流管延伸進入高週波感應線圈作用區
10．．．廢氣入口
11．．．廢氣收集管
12．．．廢氣收集管出口
16．．．火焰防阻器
17．．．火焰防阻器防火元件
20．．．第二氣體注入裝置
21．．．反應器氣體注入口
22．．．氣體導流環
23．．．環形氣體流動通道
25．．．氣體外導流環
26．．．氣體注入器固定螺栓
27．．．氣體注入器固定螺栓
30．．．渦流電漿反應器
31．．．電漿火炬連接法蘭
32．．．反應器外管
33．．．法蘭連接口
34．．．渦流電漿反應器末端
35．．．渦流電漿反應器頂部
36．．．反應器內管
37．．．反應器導流管
38．．．陶瓷耐火環
39．．．反應器內壁上固定環
40．．．反應器內壁下固定環
41．．．隔熱材
42．．．隔熱材
50．．．電漿火炬
51．．．火炬噴嘴
52．．．直流電源供應端子
53．．．直流電源供應端子
54．．．火炬氣體入口
55．．．火炬冷卻液出入口
56．．．火炬冷卻液出入口
57．．．電漿火炬本體
58．．．電漿火炬法蘭
60．．．感應電漿區
70．．．第一氣體注入裝置
71．．．反應器氣體注入口
72．．．氣體導流環
75．．．氣體外導流環
76．．．氣體注入器固定螺栓
77．．．氣體注入器固定螺栓
100．．．高週波感應線圈
101．．．高週波端子
102．．．高週波端子
103．．．冷卻水入口
104．．．冷卻水出口

Claims (10)

  1. 一種用於廢氣處理的渦流電漿反應器，包含有：一廢氣收集管其具有多數個廢氣入口、一火焰防阻器其具有火焰防阻元件，該火焰防阻元件之多孔層孔徑小於氣體的最大實驗安全間隙、一渦流電漿反應器本體、一第一氣體注入裝置其安裝於渦流電漿反應器頂部、一第二氣體注入裝置其安裝於渦流電漿反應器末端、一反應器導流管、一電漿火炬、及一高週波感應線圈，其特徵是第一股氣體以廢氣收集管收集後，經火焰防阻器，再以切線方式由第一氣體注入裝置注入渦流電漿反應器本體內，注入渦流電漿反應器本體內的氣體利用位於渦流電漿反應器頂部中央的電漿火炬將該氣體等離子化，第二股氣體以切線方式由第二氣體注入裝置注入渦流電漿反應器本體內，並與高溫的反應器導流管接觸預熱後，匯入被等離子化的高溫氣體中形成渦流進行反應，使等離子化的氣體與第二股氣體產生激烈的混合，再經高週波感應線圈加熱形成一感應電漿區維持等離子化，使氣體在渦流電漿反應器內與具有高能量密度的電漿充分混合，維持一定反應時間進行反應而被徹底破壞。
  2. 如申請專利範圍1所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中廢氣收集管的多數個廢氣入口為四個以上。
  3. 如申請專利範圍1所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中之電漿火炬係以直流電力供應產生高溫電漿之非傳輸型直流電漿火炬，且該電漿火炬可以在操作中由渦流電漿反應器中抽出。
  4. 如申請專利範圍1所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中渦流電漿反應器本體包含有：一反應器外管其係使用可導電的非磁性金屬材料製作、一反應器內管其係使用可導電的非磁性金屬材料、陶瓷材料或石英管製作，在反應器內管及反應器外管間裝有高週波感應線圈及隔熱材。
  5. 如申請專利範圍1所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中反應器導流管係使用可導電的非磁性金屬材料、陶瓷材料或石英管製作，除作為渦流導流作用外，同時提供第二股氣體預熱之用。
  6. 如申請專利範圍1所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中反應器導流管係利用高週波感應線圈加熱，以提供氣體加熱之用。
  7. 如申請專利範圍1所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中第一氣體注入裝置利用氣體導流環以切線方向將氣體注入渦流電漿反應器本體，產生由渦流電漿反應器頂部往渦流電漿反應器末端方向的旋轉渦流，第二氣體注入裝置利用氣體導流環將氣體以相反的切線方向注入渦流電漿反應器本體，產生由渦流電漿反應器末端往渦流電漿反應器頂部的逆向旋轉渦流。
  8. 如申請專利範圍7所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中第一氣體注入裝置的氣體導流環具有多數個氣體切線注入口。
  9. 如申請專利範圍7所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中第二氣體注入裝置的氣體導流環具有多數個氣體切線注入口。
  10. 如申請專利範圍7所述之用於廢氣處理的渦流電漿反應器，其中第一股氣體所產生的渦流係位於渦流電漿反應器本體內部中央的圓柱狀空間，第二股氣體所產生的渦流係位於接近反應器內管的內壁且在第一股氣體所產生的渦流外側，第二股氣體於感應電漿區匯入第一股氣體的渦流中，進行化學反應。
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