无废水废气处理装置

技术领域

本发明涉及半导体和化学等领域，特别涉及一种用于半导体和化学等领域工业生产废气的无废水废气处理装置系统及方法。

背景技术

在半导体行业中，如太阳能面板、晶圆、液晶平板等厂家生产过程中会产生有毒有害的废气，主要以单硅烷(SiH4)、氯气(Cl2)、PFC(全氟化合物(perfluoro compounds))等为主，在处理含有上述气体的废气时，通常使用吸附法、加热分解法、水洗法和燃烧法等四种方式。

吸附式废气处理，是通过将需处理气体通入吸附装置里进行物理吸附，例如接触面积较大的内部结构或利用静电场吸附带电颗粒，吸附式处理器主要作为去除气体中的漂浮微粒使用。

水洗式废气处理，是通过将气体通入水等液体介质中，或者将水等液体喷射形成微液滴雾，增加气体与液体的接触面积或者使得气体与液体直接反应，达到废气除害减排的目的；

加热式废气处理，是通过将气体通入高温装置，同时通入空气或其他气体，使其在高温下裂解或与通入的辅助气体反应达到消害的目的；

燃烧式废气处理，是通过高温或通入助燃气体，对废气进行燃烧，达到无害化减排的目的。离子式废气处理器是近年来发展的趋势，离子燃烧具有温度高、有害排放少的特征。

传统的燃烧式废气处理装置在处理废气时，存在以下缺点：

1.具有能源消耗大、处理流通量有限；

2.可持续工作时间短、维护时间长；

3.粉尘过滤效率不高，过滤不充分；

4.不方便维护和拆装。

水洗式废气处理在处理废气时，存在以下缺点：

1.使用水处理方式会产生废水、存在二次废水污染；

2.水处理方式在废气粉末颗粒吸附处理效率低；

随着技术的发展和工业生产排放量的增加，过去单一型的废气处理装置已经越来越难以满足现状要求，这就提出了处理效率更高综合能力更强的废气处理装置的需求。燃烧式和加热式废气处理的技术特征都是将废气通入局部高热区域，使其燃烧或分解，温度越高，对于能源和材料的要求也越高。而离子式燃烧装置的出现很好地解决了这一问题，离子火炬中央温度可以达到三四千摄氏度甚至更高，能够有效处理各类废气。

发明内容

本发明提供的一种无废水废气处理装置主要解决工程废气中废气处理二次污染、废气粉末颗粒不能被充分吸附以及收集装置不便维护的问题。本发明一种无废水废气处理装置具有工作时间长、废气粉末吸附效率高、无二次废水污染、方便移动拆装维护以及维修周期长等优点。

本发明公开了一种无废水废气处理装置，其特征在于，所述无废水废气处理装置包括一离子炬、一离子腔、一气体入口A、一气体入口B、一反应腔、一捕捉器A、一捕捉器B、一气管、一换热器、一排气口；其中，

所述离子炬位于所述无废水废气处理装置顶端，通过弧光电离产生高温，用于将废气进行高温燃烧分解；

所述离子腔连接在所述离子炬下方，用于所述废气输入和使所述废气在其中燃烧分解；

所述气体入口A设置在所述离子腔的上半部分，用于输入所述废气至所述离子腔内；

所述气体入口B设置在所述离子腔的下半部分，用于输入所述废气至所述离子腔内；

所述反应腔设置在所述离子腔下方，所述废气在所述离子腔内燃烧分解后进入所述反应腔持续反应并进行冷却；

所述捕捉器A水平设置在所述反应腔前部的下方，所述废气经由所述反应腔流入所述捕捉器A，所述捕捉器A用于吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；

所述捕捉器B为垂直设置的筒状结构，与所述反应腔平行设置在所述捕捉器A的上方，用于进一步吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；

所述换热器通过所述气管与所述捕捉器B上方连接，所述废气经由所述捕捉器B后进入所述换热器内进行降温；

所述排气口设置在所述换热器上，用于所述废气排出。

优选地，所述气体入口A包括一个或复数个进气口，每个所述进气口均可以根据装置工作状态开启或关闭。

优选地，所述气体入口B包括一个或复数个进气口，每个所述进气口均可以根据装置工作状态开启或关闭。

优选地，所述离子腔包括一气体通道，所述气体通道用于所述废气通过并进入所述离子腔中部进行燃烧分解。

优选地，所述反应腔包括一多孔空腔结构，延长所述废气与所述反应腔的接触面积和接触时间，有利于所述废气进一步反应。

优选地，所述反应腔包括一观察窗，方便检查所述反应腔内粉尘堆积情况，实现按需维护，延长维护周期。

优选地，所述捕捉器A包括复数块水平设置的多孔金属板和复数块垂直设置的无孔金属板，其中所述复数块水平设置的多孔金属板有利于增加所述废气与金属板之间的接触面积以及接触时间，有利于所述废气中的粉末颗粒充分吸附；其中所述复数块垂直设置的无孔金属板有利于在所述捕捉器中引导所述废气流动方向，有利于所述废气与所述复数块水平设置的多孔金属板充分接触，进一步促进所述废气中的粉末颗粒充分吸收。

优选地，所述捕捉器A为L型。

优选地，所述捕捉器A包括复数个滚轮，方便装置维护时进行移动。

优选地，所述捕捉器A包括一冷却管道，有利于所述废气进一步冷却生成粉末颗粒，有助于废气中粉末颗粒的吸附。

优选地，所述捕捉器B包括一上部捕捉结构和一下部捕捉结构，所述上部捕捉结构和所述下部捕捉结构结构不一致，所述废气从所述下部捕捉结构流经所述上部捕捉结构。

优选地，所述上部捕捉结构包括一环形金属捕捉结构和一筒状空心金属柱A，一环形金属捕捉结构包括复数块多孔金属板和一环形金属片A；所述筒状空心金属柱设置在所述捕捉器B的上部中央，所述环形金属片A环绕所述筒状空心金属柱A水平设置、所述复数块多孔金属板呈扇形交叉设置在所述环形金属片A上。

优选地，所述环形金属捕捉结构数量为复数。

优选地，所述下部捕捉结构包括复数块多孔金属板、一筒状空心金属柱B、一圆环形金属片B；所述筒状空心金属柱B设置在所述捕捉器B的下部中央，所述环形金属片B设置在所述筒状空心金属柱B顶部，所述复数块金属板多孔垂直所述捕捉器B底部设置在所述筒状空心金属柱B和所述捕捉器B外壳的空隙处。

优选地，所述捕捉器B顶部设置有一圆形多孔金属板。

优选地，所述捕捉器B包括复数个滚轮。

一种无废水废气处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：废气输入一进气口至所述无废水废气处理装置中；

S2：进气口输入的废气进入一离子腔，所离子腔顶部的离子炬通过弧光电离产生高温，离子腔的温度为500摄氏度及以上，所述离子腔用于对所述进气口输入废气进行燃烧分解；

S3：经过燃烧分解后的废气进入一反应腔，用于所述废气在其中继续反应并进行冷却，使所述废气冷却并产生粉末颗粒；

S4：经过反应腔继续反应和冷却的废气进入捕捉器A，用于吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；

S5：经由捕捉器A吸附和冷却的所述废气进入捕捉器B，用于进一步吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；

S6：所述废气经由所述捕捉器B后进入所述换热器内进行降温，用于使废气服务排放温度。

本发明的一种无废水废气处理装置至少具备以下优点：

1.离子火炬中央温度可以达到三四千摄氏度甚至更高，能够有效处理各类废气；

2.离子点火装置持续工作时间长，维护时间短；

3.无水化处理，避免二次废水污染；

4.双重捕捉器可以充分吸附和捕捉废气粉末颗粒，显著提高废气粉尘过滤效果；

5.装置安装有滚轮，方便维护和拆装移动；

6.反应腔开设有观察窗，方便检查墙体内粉尘堆积情况，实现按需维护，延长装置维护周期。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

附图说明

图1和图2为本发明所涉及一种无废水废气处理装置的斜视图；

图3为本发明所涉及一种无废水废气处理装置的离子炬和离子腔的剖面图；

图4为本发明所涉及一种无废水废气处理装置的反应腔的结构图；

图5为本发明所涉及一种无废水废气处理装置的捕捉器A的结构图；

图6为本发明所涉及一种无废水废气处理装置的捕捉器B的结构图；

符号说明：

1 离子炬 2 离子腔

3 气体入口A 4 气体入口B

5 反应腔 51 观察窗

6 捕捉器A 7 捕捉器B

8 气管 9 换热器

10 排气口 11 滚轮

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下面结合附图1-6详细说明本发明的具体实施例。

如图1-5所示，本实施方式公开了一种无废水废气处理装置，其特征在于，所述无废水废气处理装置包括一离子炬1、一离子腔2、一气体入口A3一气体入口B4、一反应腔5、一捕捉器A6、一捕捉器B7、一气管8、一换热器9、一排气口10。本实施方式的一种无废水废气处理装置具有离子点火装置持续工作时间长，维护时间短、无水化除害，没有废水排放，减少二次污染等优点。

如图1所示，离子炬1位于所述无废水废气处理装置顶端，通过弧光电离产生高温，用于将废气进行高温燃烧分解；气体入口A3设置在所述离子腔2的上半部分，气体入口B4设置在离子腔2的下半部分，用于输入所述废气至离子腔2内；离子腔2连接在离子炬1下方，用于废气输入和使所述废气在其中燃烧，分解有害成分，得到反应气体；反应腔5设置在所述离子腔2下方，废气在所述离子腔2内燃烧分解后进入反应腔5持续反应并进行冷却；捕捉器A6水平设置在反应腔5前部的下方，所述废气经由所述反应腔5流入所述捕捉器A6，所述捕捉器A6用于吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；捕捉器B7为垂直设置的筒状结构，与所述反应腔平行设置在所述捕捉器A6的上方，用于进一步吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；换热器通过所述气管与所述捕捉器B7上方连接，废气经由所述捕捉器B7后进入所述换热器9内进行降温；所述排气口10设置在所述换热器上，用于所述废气排出。

另一实施例中，所述气体入口A3包括一个或复数个进气口，每个所述进气口均可以根据装置工作状态开启或关闭；所述气体入口B4包括一个或复数个进气口，每个所述进气口均可以根据装置工作状态开启或关闭，在发生故障时能够单独关闭故障进气口，以确保装置整体稳定运行。

另一实施例中，所述离子腔2包括一气体通道，所述气体通道用于所述废气通过并进入所述离子腔2中部进行燃烧分解。

另一实施例中，如图4所示，所述反应腔5包括一多孔空腔结构，延长所述废气与所述反应腔的接触面积和接触时间，有利于所述废气进一步反应。同时，反应腔5的壳体可以采用热稳定性高的材料；所反应腔5的壳体内壁使用耐腐蚀性和高热稳定性的涂层。另一优选例中，所述反应腔壳体的热稳定性高的材料是添加Mo元素的特种不锈钢材料，其组成成分包括：P≤0.035％、S≤0.03％、Ni:10.0～14.0&、Cr:16.0～18.5％、Mo:2.5～4.0％、C：0.1～0.12％，余量为Fe，该特种不锈钢材料作为反应腔壳体其耐腐蚀性和高温强度更好，其耐高温可以达到1200-1300摄氏度。反应腔壳体内壁使用特种的陶瓷涂层工艺，均匀涂上一层以三氧化二铝为主要成分的陶瓷材料，可以有效提高腔体的耐腐蚀性和热稳定性。同时，可通过在反应腔5的内壁设置一条或多条盘绕的冷却液管道，装置工作时在管道内通冷却液体(一般是水)进行冷却，从而省去了单独设置的冷却装置，降低成本的同时提升了装置可靠性。

另一实施例中，所述反应腔5包括一观察窗51，观察窗51材料可选用亚克力，方便检查所述反应腔5内粉尘堆积情况，实现按需维护，延长维护周期。

另一实施例中，如图5所示，所述捕捉器A6包括复数块水平设置的多孔金属板和复数块垂直设置的无孔金属板，其中所述复数块水平设置的多孔金属板有利于增加所述废气与金属板之间的接触面积以及接触时间，有利于所述废气中的粉末颗粒充分吸附，金属板的材质可选用导热性能好的金属，如不锈钢或铜；其中所述复数块垂直设置的无孔金属板有利于在所述捕捉器A6中引导所述废气流动方向，有利于所述废气与所述复数块水平设置的多孔金属板充分接触，进一步促进所述废气中的粉末颗粒充分吸收。捕捉器A6优选为L型时，可获得最大的捕捉效率。

另一实施例中，所述捕捉器A6包括一冷却管道，有利于所述废气进一步冷却生成粉末颗粒，有助于废气中粉末颗粒的吸附。

另一实施例中，所述捕捉器A6包括复数个滚轮11，方便装置维护时进行移动。

另一实施例中，如图6所示，所述捕捉器B7包括一上部捕捉结构和一下部捕捉结构，所述上部捕捉结构和所述下部捕捉结构结构不一致，所述废气从所述下部捕捉结构流经所述上部捕捉结构。上部捕捉结构包括一环形金属捕捉结构和一筒状空心金属柱A，一环形金属捕捉结构包括复数块多孔金属板和一环形金属片A；所述筒状空心金属柱设置在所述捕捉器B的上部中央，所述环形金属片A环绕所述筒状空心金属柱A水平设置、所述复数块多孔金属板呈扇形交叉设置在所述环形金属片A上且所述环形金属捕捉结构数量设置为复数。上部捕捉结构和下部捕捉结构的设置有利于增加所述废气与金属板之间的接触面积以及接触时间，有利于所述废气中的粉末颗粒充分吸附，金属板的材质可选用导热性能好的金属，如不锈钢或铜；

另一实施例中，所述下部捕捉结构包括复数块多孔金属板、一筒状空心金属柱B、一圆环形金属片B；所述筒状空心金属柱B设置在所述捕捉器B的下部中央，所述环形金属片B设置在所述筒状空心金属柱B顶部，所述复数块金属板多孔垂直所述捕捉器B底部设置在所述筒状空心金属柱B和所述捕捉器B7外壳的空隙处。所述捕捉器B7顶部设置有一圆形多孔金属板。

另一实施例中，所述捕捉器B7包括复数个滚轮，确保足够的支撑稳定性。由于装置底部滚轮的存在，操作人员在拆卸装置的过程中，可以在分离冷却腔和换热器后快速、方便地移动捕捉器5，从而极大的提高了装置的整体维护效率。

另一实施例中，本发明一种无废水废气处理方法，包括如下步骤：

S1：废气输入一进气口至所述无废水废气处理装置中；

S2：进气口输入的废气进入一离子腔，所离子腔顶部的离子炬通过弧光电离产生高温，离子腔的温度为500摄氏度及以上，所述离子腔用于对所述进气口输入废气进行燃烧分解；

S3：经过燃烧分解后的废气进入一反应腔，用于所述废气在其中继续反应并进行冷却，使所述废气冷却并产生粉末颗粒；

S4：经过反应腔继续反应和冷却的废气进入捕捉器A6，用于吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；

S5：经由捕捉器A6吸附和冷却的所述废气进入捕捉器B7，用于进一步吸附所述废气中反应生产的粉末颗粒并对所述废气进行冷却；

S6：所述废气经由所述捕捉器B7后进入所述换热器9内进行降温，用于使废气服务排放温度。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

本发明中记载的技术方案相较于现有技术而言存在的优点在于：

1.离子火炬中央温度可以达到三四千摄氏度甚至更高，能够有效处理各类废气。

2.离子点火装置持续工作时间长，维护时间短。

3.无水化处理，避免二次废水污染。

4.双重捕捉器可以充分吸附和捕捉废气粉末颗粒，显著提高废气粉尘过滤效果。

5.装置安装有滚轮，方便维护和拆装移动。

6.反应腔开设有观察窗，方便检查墙体内粉尘堆积情况，实现按需维护，延长装置维护周期。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。