废气处理装置的制作方法

1.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处理装置。


背景技术：

2.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。
3.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，产业对于处理效率更高综合能力更强的废气处理装置有着强烈需求。传统的燃烧式废气处理装置，具有能源消耗大、处理流通量有限的问题。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。离子式废气处理器成为了近年来发展的趋势，其出现很好地解决了这一问题，离子燃烧具有温度高、有害排放少的特征，离子焰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。但现有技术中，离子式废气处理器反应腔的壳体通常采用304不锈钢，316不锈钢等普通不锈钢材料，高温耐腐蚀性能差，可靠性差，并且拆卸、更换配件时极为不便。


技术实现要素：

4.本发明提出一种废气处理装置，利用等离子体焰炬实现气体消害化处理之目的，具有持续工作时间长，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。并具体通过以下方式实现。
5.一种废气处理装置，包括：一个或多个进气口，用于输入废气至所述处理装置中；一等离子焰炬，用于通过持续电离产生高温区域，使得废气被点燃；一反应腔，用于将所述废气燃烧并高温裂解，分解有害成分，得到反应气体；一冷却腔，用于将反应气体初步冷却；一捕捉器，用于吸附捕捉所述反应气体中的颗粒物和有害粉尘；一换热器，用于将通过捕捉器后的反应气体进一步降温并达到排放标准；一排气口，用于排出通过换热器处理过的所述反应气体；一电源，用于为所述废气处理装置供电。废气种类包括单硅烷(sih4)、氯气(cl2)、pfc(全氟化合物(perfluoro compounds))。
6.另一优选例中，所述废气处理装置包括四个进气口。
7.另一优选例中，所述等离子焰炬采用高导电率金属电极。
8.另一优选例中，所述等离子焰炬采用铜电极。
9.另一优选例中，所述反应腔采用多层复合结构，所述反应腔壳体采用热稳定性高的材料；所述反应腔内壁设置为金属陶瓷层或碳化硅陶瓷层。
10.另一优选例中，所述反应腔壳体材料为添加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。添加mo元素的特种不锈钢材料的制备方式为：钢坯的冶炼；板坯加热；板坯的轧制；固溶处理；酸洗和平整；轧制；1.0～1.5mm的板材，经过冷退火酸洗炉温1205～1216℃，l/s 80～96.5mpm进行固溶、酸洗作业，使其充分固溶，最终获得晶粒度为9～10级，产品抗拉强度达1100～1120mpa的冷轧不锈钢材料。通过调整产品组分，增加mo含量，同时对炼钢中的有害元素s、p进行控制，并实施纯净钢冶炼工艺，控制夹杂物，得到一定的耐蚀性、耐高温的特种不锈钢材料，满足使用要求。
11.另一优选例中，所述冷却腔采用多圆柱空腔结构，且所述冷却腔的材质采用304不锈钢。
12.另一优选例中，所述捕捉器底部设置有滚轮，所述滚轮数量为4个及以上。
13.另一优选例中，所述换热器包括依次连通设置的导热介质入口、导热介质换热腔和导热介质出口，在所述导热介质换热腔中设置有换热管，换热管入口与换热器内壁围成换热介质输入腔，换热管出口与换热器内壁围成换热介质输出腔，所述换热介质输入腔和换热介质输出腔均与导热介质换热腔不连通，所述换热介质输入腔通过换热管与换热介质输出腔连通；所述换热介质输入腔上设置换热介质入口和气体入口，所述换热介质输出腔上设置换热介质出口和气体出口。
14.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
15.图1为本发明所涉及一种废气处理装置的斜视图；
16.图2为本发明所涉及一种废气处理装置的正视图；
17.图3为本发明所涉及一种废气处理装置的后视图；
18.图4为本发明所涉及一种废气处理装置的左视图；
19.图5为本发明所涉及一种废气处理装置的右视图；
20.图6为本发明所涉及一种废气处理装置的俯视图；
21.图7为本发明所涉及一种废气处理装置的仰视图；
22.图中：1、进气口，2、等离子焰炬，3、反应腔，4、冷却腔，5、捕捉器，6、电源，7、换热器，8排气口，9滚轮。
具体实施方式
23.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。
24.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。
25.下面结合附图1-7详细说明本发明的具体实施例。
26.根据图1所示的一种废气处理装置，其主要部件包括一个或多个进气口1，用于输
入废气至所述处理装置中；废气从进气口1经由进气管进入一等离子焰炬2，用于通过持续电离产生高温区域，使得废气被点燃；等离子焰炬2下部连接一反应腔3，用于将所述废气燃烧并高温裂解，分解有害成分，得到反应气体；反应腔3下部连接一冷却腔4，用于将反应气体初步冷却；冷却腔4下部连接一捕捉器5，用于吸附捕捉所述反应气体中的颗粒物和有害粉尘；捕捉器5上部的另一端连接一换热器7，用于将通过捕捉器5后的反应气体进一步降温并达到排放标准；换热器7上端连接一排气口8，用于排出通过换热器处理过的所述反应气体；废气处理装置的底部还有一电源6，设置于捕捉器5旁，用于为所述废气处理装置供电。本发明一种废气处理装置具有离子点焰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。
27.废气处理装置包括四个进气口1，确保废气能够从多个入口高效地导入装置内，每个进气口1设有独立阀门，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。由于等离子焰炬2的工作依赖高频电场，微波的频段可优选为915mhz或2450mhz，在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，因而电极必须采用高导电率金属电极，一般采用铜或铜合金材质的电极。
28.反应腔3采用多层复合结构，其中反应腔3壳体材料要求具备极高的热稳定性，优选地采用添加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。同时，反应腔3内壁采用了金属陶瓷层或碳化硅陶瓷层，以极大地提升耐腐蚀性能，增加装置使用寿命。由于碳化硅是共价键很强的化合物，其中si-c键的离子性仅12％左右，因此，碳化硅具有抗氧化性强，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。金属陶瓷，尤其是三元硼化物基金属陶瓷(tbbc)也是一种具有优良耐蚀性的覆层材料，适合应用在需要耐磨损和耐腐蚀的场合，其在制罐工具、钢丝冷热拉模、煤田锅炉热交换管已得到实际的应用，在应用于反应腔3内壁时，不但能够保持不锈钢壳体的高强度和高韧性，而且提供了金属陶瓷的高硬度、高耐磨性和耐蚀性等优点。冷却腔4采用了多圆柱空腔的结构，以增加通过气体的冷却面积，冷却腔4的材质选用导热性能良好的304不锈钢，以获得更佳的冷却效果。
29.捕捉器5底部设置有滚轮9，滚轮9数量为4个及以上，以确保足够的支撑稳定性。由于捕捉器5底部滚轮9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。
30.换热器7包括依次连通设置的导热介质入口、导热介质换热腔和导热介质出口，在所述导热介质换热腔中设置有换热管，换热管入口与换热器内壁围成换热介质输入腔，换热管出口与换热器内壁围成换热介质输出腔，所述换热介质输入腔和换热介质输出腔均与导热介质换热腔不连通，所述换热介质输入腔通过换热管与换热介质输出腔连通；所述换热介质输入腔上设置换热介质入口和气体入口，所述换热介质输出腔上设置换热介质出口和气体出口。
31.本发明优点在于：
32.1.可以有效处理废气，对于需要高温甚至超高温(＞5000℃)处理效果尤佳.
33.2.离子点火装置持续工作时间长，维护时间短。
34.3.无水化除害，没有废水排放，减少二次污染。
35.4.维护时方便拆卸，能够快速将捕捉器与冷却腔及换热器分离。
36.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。
37.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。