废气处理燃烧装置的控制方法及废气处理燃烧装置与流程

1.本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种废气处理燃烧装置的控制方法及废气处理燃烧装置。


背景技术：

2.在集成电路制造过程中使用大量易燃性、腐蚀性或有毒化学原料，但其实际利用率非常低。因此，大量残余化学原料、反应副产物均进入废气处理系统中加以处理。燃烧式废气处理系统一般采用天然气燃料，干燥空气助燃。常见工艺气体：sih4、sih2cl2、h2、hcl、ash3、ph3、b2h6、teos、tmb、tepo、nh3普通燃烧方式可以有效处理，但是针对sif4、hf、f2、pfcs普通燃烧方式处理效果欠佳，纯氧燃烧方式成为节能高效处理选择方式。目前废气处理系统采用纯氧燃烧主要面临问题：
3.1、废气处理系统本身燃烧腔室小，安装、检测位置布局受限，相对传统玻璃窑炉或钢炉，炉膛空间大，多燃烧器布置，废气处理系统需求的这种特小功率和特小尺寸纯氧燃烧器，在纯氧燃烧行业是一个挑战；
4.2、纯氧燃烧方式在废气处理系统燃烧室密闭狭小空间，控制不当，有爆燃甚至爆炸的危险；
5.3、小尺寸纯氧燃烧器，点火和检火方式问题：行业常见燃烧器配有水冷或耐火砖，结构尺寸一般都比较大；点火采用推进点火，点火成功推出机构或手动点火；检火一般采用uv检测直接设计在燃烧器上；
6.4、小尺寸纯氧燃烧器离子棒点火和检火，由于温度火焰温度较高，废气处理系统24小时连续工作工况，离子棒容易烧坏，电流检测不稳定。


技术实现要素：

7.本发明提供一种废气处理燃烧装置的控制方法及废气处理燃烧装置，用以解决现有技术中废气处理系统的纯氧燃烧方式温度火焰温度较高，废气处理系统24小时连续工作工况，燃烧装置的离子棒容易烧坏，电流检测不稳定的缺陷，实现在含氟废气燃烧时切换至纯氧燃烧模式，缩短了燃烧器处于纯氧燃烧的高温时段，保证离子棒的工作寿命，以及采用小型纯氧燃烧器结构尺寸小，功率小、保证点火安全、检火简单的效果。
8.本发明提供一种废气处理燃烧装置的控制方法，包括：
9.s1，开启普通燃烧模式，关闭纯氧燃烧模式；
10.s2，确定含氟废气进入反应腔；
11.s3，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式。
12.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，步骤s3后还包括：
13.s4，确定主机台排气，返回步骤s1。
14.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，步骤s3后还包括：
15.s4’，确定主机台未排气；
16.s5，关闭纯氧燃烧模式，开启节能燃烧模式。
17.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，步骤s1后还包括：
18.s2’，确定非含氟废气进入反应腔，返回步骤s1。
19.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，步骤s1前还包括：
20.s01，开启点火模式；
21.s02，确定检测到点火控制器的电流。
22.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，步骤s01后还包括：
23.s02’，确定未检测到点火控制器的电流，返回步骤s01。
24.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，所述普通燃烧模式包括：
25.点火组件的第一阀体打开，以15～25l/min向燃烧器输入ch4；空气组件的第二阀体打开，以150～250l/min向燃烧器输入干燥空气；
26.所述纯氧燃烧模式包括：
27.点火组件的第三阀体打开，以5～15l/min向燃烧器输入ch4；氧气组件的第四阀体打开，以17～27l/min向燃烧器输入o2；
28.所述节能燃烧模式包括：
29.点火组件的第一阀体打开，以2～8l/min向燃烧器输入ch4；空气组件的第二阀体打开，以45～55l/min向燃烧器输入干燥空气。
30.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置的控制方法，所述点火模式包括：
31.点火组件的第一阀体打开，以2～8l/min向燃烧器输入ch4；空气组件的第二阀体打开，以45～55l/min向燃烧器输入干燥空气。
32.本发明还提供一种废气处理燃烧装置，应用于如上所述的废气处理燃烧装置的控制方法，包括燃烧器、氧气组件、空气组件和点火组件，所述燃烧器上设有第一甲烷进口、第二甲烷进口、氧气进口和空气进口，所述点火组件包括第一阀体和第三阀体，所述第一阀体和所述第三阀体分别与所述第一甲烷进口和所述第二甲烷进口连通，所述空气组件包括第二阀体，所述第二阀体与所述空气进口连通，所述氧气组件包括第四阀体，所述第四阀体与所述氧气进口连通。
33.根据本发明提供的一种废气处理燃烧装置，所述燃烧器包括离子棒、纯氧烧嘴、空气烧嘴和点火烧嘴，所述纯氧烧嘴包括甲烷腔和氧气腔，所述氧气腔套设于所述甲烷腔的外侧，所述离子棒依次穿过所述点火烧嘴、所述空气烧嘴和所述甲烷腔，所述甲烷腔与所述氧气腔于所述离子棒的点火端处相连通。
34.本发明提供的废气处理燃烧装置的控制方法，在一般情况下保持普通燃烧模式，即保持普通空气与甲烷混合通过燃烧器点燃形成火焰燃烧的状态，而后，废气处理系统检测是否为含氟废气进入反应腔，当废气处理系统检测到含氟废气进入反应腔时，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式，即停止空气进入燃烧器，向燃烧器通入一定比例的ch4和氧气，形成纯氧燃烧，以此利用纯氧燃烧有效处理sif4、hf、f2、pfcs等工艺废气，提高含氟废气的处理效率。
35.通过普通燃烧模式与纯氧燃烧模式的切换，解决了燃烧器通过离子棒点火和检火，由于纯氧燃烧温度火焰温度较高，废气处理系统在维持24小时连续工作工况的过程中，离子棒容易烧坏，检火时电流检测不稳定的问题。本发明仅在含氟废气燃烧时切换至纯氧
燃烧模式，缩短了燃烧器的离子棒处于纯氧燃烧的高温时段的时长，保证离子棒的工作寿命，同时在燃烧器的外部配设冷却设备，减小了燃烧器的结构尺寸，消耗功率小、保证点火安全、检火简单。
36.除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1是本发明提供的废气处理燃烧装置的控制方法的流程示意图；
39.图2是本发明提供的废气处理燃烧装置的结构示意图。
40.100、燃烧器；110、第一甲烷进口；120、第二甲烷进口；130、氧气进口；140、空气进口；150、离子棒；160、纯氧烧嘴；170、空气烧嘴；180、点火烧嘴；161、甲烷腔；162、氧气腔；
41.200、点火组件；210、第一阀体；220、第三阀体；
42.300、空气组件；310、第二阀体；
43.400、氧气组件；410、第四阀体；
44.500、调压阀；600、质量流量计；700、手阀。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
46.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
48.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。
49.此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
50.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
51.如图1所示，本发明实施例提供的废气处理燃烧装置的控制方法，包括：
52.s1，开启普通燃烧模式，关闭纯氧燃烧模式；
53.s2，确定含氟废气进入反应腔；
54.s3，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式。
55.本发明实施例的废气处理燃烧装置的控制方法，在一般情况下保持普通燃烧模式，即保持普通空气与甲烷混合通过燃烧器100点燃形成火焰燃烧的状态，而后，废气处理系统检测是否为含氟废气进入反应腔，当废气处理系统检测到含氟废气进入反应腔时，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式，即停止空气进入燃烧器100，向燃烧器100通入一定比例的ch4和氧气，形成纯氧燃烧，以此利用纯氧燃烧有效处理sif4、hf、f2、pfcs等工艺废气，提高含氟废气的处理效率。
56.通过普通燃烧模式与纯氧燃烧模式的切换，解决了燃烧器100通过离子棒150点火和检火，由于纯氧燃烧温度火焰温度较高，废气处理系统在维持24小时连续工作工况的过程中，离子棒150容易烧坏，检火时电流检测不稳定的问题。本发明仅在含氟废气燃烧时切换至纯氧燃烧模式，缩短了燃烧器100的离子棒150处于纯氧燃烧的高温时段的时长，保证离子棒150的工作寿命，同时在燃烧器100的外部配设冷却设备，减小了燃烧器的结构尺寸，消耗功率小、保证点火安全、检火简单。
57.根据本发明提供的一个实施例，步骤s3后还包括：
58.s4，确定主机台排气，返回步骤s1。
59.本实施例中，步骤s1，开启普通燃烧模式，关闭纯氧燃烧模式；步骤s2，确定含氟废气进入反应腔；步骤s3，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式；步骤s4，确定主机台排气，返回步骤s1。
60.开启纯氧燃烧模式，对含氟废气进行燃烧处理后，废气处理系统继续监测主机台是否排气，若主机台发出排气信号，则关闭纯氧燃烧模式，切换至普通燃烧模式，维持燃烧器100的火焰燃烧状态，保持反应腔的基本温度，等待废气处理系统对于进入反应腔内的废气是否为含氟废气的检测，有利于系统运行减小功率，节省成本。
61.根据本发明提供的一个实施例，步骤s3后还包括：
62.s4’，确定主机台未排气；
63.s5，关闭纯氧燃烧模式，开启节能燃烧模式。
64.本实施例中，步骤s1，开启普通燃烧模式，关闭纯氧燃烧模式；步骤s2，确定含氟废
气进入反应腔；步骤s3，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式；步骤s4’，确定主机台未排气；步骤s5，关闭纯氧燃烧模式，开启节能燃烧模式。
65.开启纯氧燃烧模式，对含氟废气进行燃烧处理后，废气处理系统继续监测主机台是否排气，若主机台未发出排气信号，则关闭纯氧燃烧模式与普通燃烧模式，切换至节能燃烧模式，节能燃烧模式下，燃烧器100内进入的空气与甲烷流量都相应减少，进一步节省能源，减少燃烧消耗，同时也能够维持燃烧器100内火焰燃烧状态，保持反应腔的基本温度，系统进入无需处理废气的待机状态。
66.根据本发明提供的一个实施例，步骤s1后还包括：
67.s2’，确定非含氟废气进入反应腔，返回步骤s1。
68.本实施例中，步骤s1，开启普通燃烧模式，关闭纯氧燃烧模式；步骤s2’，确定非含氟废气进入反应腔，返回步骤s1。
69.在一般情况下保持普通燃烧模式，而后，废气处理系统检测是否为含氟废气进入反应腔，当废气处理系统检测到非含氟废气进入反应腔时，维持普通燃烧模式，对于一般的非含氟废气，采用普通燃烧模式即可对其进行废气燃烧处理。
70.根据本发明提供的一个实施例，步骤s1前还包括：
71.s01，开启点火模式；
72.s02，确定检测到点火控制器的电流。
73.本实施例中，步骤s01，开启点火模式；步骤s02，确定检测到点火控制器的电流；步骤s1，开启普通燃烧模式，关闭纯氧燃烧模式；步骤s2，确定含氟废气进入反应腔；步骤s3，关闭普通燃烧模式，开启纯氧燃烧模式。
74.点火模式开启后，燃烧器100利用小功率的普通空气点火，防止ch4和氧气在燃烧器100的狭小空间内直接点火发生的爆燃现象，在检测到点火控制器通过离子棒150的电流后，开启普通燃烧模式，并保持普通空气一直燃烧的状态。利用点火的离子棒150检测来反馈火焰状态，默认点火火焰存在，燃烧器100的点火嘴处的火焰就存在。能够解决纯氧燃烧方式在废气处理系统的燃烧器100的密闭狭小空间中，因点火过程控制不当容易产生爆燃甚至爆炸危险的问题。
75.常见燃烧器配有水冷或耐火砖，结构尺寸一般都比较大，点火采用推进点火，点火成功推出机构或手动点火，检火一般采用uv检测直接设计在燃烧器上，本发明采用单独的点火模式作为纯氧燃烧模式的点火过程，避免了燃烧器100因点火及检火造成外形尺寸体积大的问题，同时纯氧燃烧有效提高pfcs气体处理效率。
76.根据本发明提供的一个实施例，步骤s01后还包括：
77.s02’，确定未检测到点火控制器的电流，返回步骤s01。
78.本实施例中，步骤s01，开启点火模式；步骤s02’，确定未检测到点火控制器的电流，返回步骤s01。
79.点火模式开启后，废气处理系统确定是否检测到点火控制器具有稳定电流，若未检测到点火控制器的电流，则证明点火失败，继续开启点火模式。
80.在一个实施例中，在点火模式开启前，首先检测废气处理系统的电路、气路、水路状况，各数据是否达到启动条件，具备启动条件后，再开启点火模式，若未达到启动条件，则停机检查。若担心火焰检测方式，可进一步在溢流腔内安装uv检测，减小反应腔本身结构尺
寸的同时，增加安全互锁。
81.根据本发明提供的一个实施例，普通燃烧模式包括：
82.点火组件200的第一阀体210打开，以15～25l/min向燃烧器100输入ch4；空气组件300的第二阀体310打开，以150～250l/min向燃烧器100输入干燥空气；
83.纯氧燃烧模式包括：
84.点火组件200的第三阀体220打开，以5～15l/min向燃烧器100输入ch4；氧气组件400的第四阀体410打开，以17～27l/min向燃烧器100输入o2。
85.本实施例中，点火组件200为向燃烧器100输送ch4的部件，空气组件300为向燃烧器100输送干燥空气的部件，氧气组件400为向燃烧器100输送o2的部件。普通燃烧模式时，点火组件200与空气组件300打开，氧气组件400关闭，即点火组件200的第一阀体210打开，以20l/min向燃烧器100输入ch4；空气组件300的第二阀体310打开，以200l/min向燃烧器100输入干燥空气。纯氧燃烧模式时，点火组件200与氧气组件400打开，空气组件300关闭，即点火组件200的第三阀体220打开，以10l/min向燃烧器100输入ch4；氧气组件400的第四阀体410打开，以22l/min向燃烧器100输入o2。
86.根据本发明提供的一个实施例，节能燃烧模式包括：
87.点火组件200的第一阀体210打开，以2～8l/min向燃烧器100输入ch4；空气组件300的第二阀体310打开，以45～55l/min向燃烧器100输入干燥空气。
88.本实施例中，节能燃烧模式时，点火组件200与空气组件300打开，氧气组件400关闭，即点火组件200的第一阀体210打开，以5l/min向燃烧器100输入ch4；空气组件300的第二阀体310打开，以50l/min向燃烧器100输入干燥空气。
89.根据本发明提供的一个实施例，点火模式包括：
90.点火组件200的第一阀体210打开，以2～8l/min向燃烧器100输入ch4；空气组件300的第二阀体310打开，以45～55l/min向燃烧器100输入干燥空气。
91.本实施例中，点火模式时，点火组件200与空气组件300打开，氧气组件400关闭，即点火组件200的第一阀体210打开，以5l/min向燃烧器100输入ch4；空气组件300的第二阀体310打开，以50l/min向燃烧器100输入干燥空气。
92.如图1所示，本发明实施例的废气处理燃烧装置的控制方法，检测废气处理系统的电路、气路、水路状况，各数据是否达到启动条件，具备启动条件后，再开启点火模式，判断是否检测到点火控制器具有稳定电流，若未检测到点火控制器的电流，则证明点火失败，继续开启点火模式，若检测到点火控制器的电流，则开启普通燃烧模式。开启普通燃烧模式后，继续判断是否为含氟废气进入反应腔，若是非含氟废气进入反应腔，则维持普通燃烧模式，若是含氟废气进入反应腔，则切换至纯氧燃烧模式。开启纯氧燃烧模式后，判断主机台是否发出排气信号，若有排气信号，则切换至普通燃烧模式，若无排气信号，则切换至节能燃烧模式。
93.如图2所示，本发明实施例还提供一种废气处理燃烧装置，应用于如上述实施例的废气处理燃烧装置的控制方法，包括燃烧器100、氧气组件400、空气组件300和点火组件200，燃烧器100上设有第一甲烷进口110、第二甲烷进口120、氧气进口130和空气进口140，点火组件200包括第一阀体210和第三阀体220，第一阀体210和第三阀体220分别与第一甲烷进口110和第二甲烷进口120连通，空气组件300包括第二阀体310，第二阀体310与空气进
口140连通，氧气组件400包括第四阀体410，第四阀体410与氧气进口130连通。
94.本发明实施例的废气处理燃烧装置，包括一种特小功率和特小尺寸纯氧燃烧器，解决了废气处理系统本身燃烧腔室小，安装、检测位置布局受限的问题。
95.本实施例中，点火组件200包括两个支路，一个支路为在普通燃烧模式、点火模式和节能燃烧模式下为燃烧器100提供ch4的组件，包括在连通燃烧器100的第一甲烷进口110管路上沿气体流向以此设置的调压阀500、第一阀体210和质量流量计600，另一个支路为在纯氧燃烧模式下为燃烧器100提供ch4的组件，包括在连通燃烧器100的第二甲烷进口120管路上沿气体流向以此设置的调压阀500、第三阀体220和质量流量计600。空气组件300包括在连通燃烧器100的空气进口140管路上沿气体流向以此设置的调压阀500、第二阀体310和质量流量计600。氧气组件400包括在连通燃烧器100的氧气进口130管路上沿气体流向以此设置的调压阀500、第四阀体410和质量流量计600。
96.其中，两个点火组件200的支路在起始端还设有总控通断的手阀700，空气组件300与氧气组件400在起始端也设有控制通断的手阀700。
97.根据本发明提供的一个实施例，燃烧器100包括离子棒150、纯氧烧嘴160、空气烧嘴170和点火烧嘴180，纯氧烧嘴包括甲烷腔161和氧气腔162，氧气腔162套设于甲烷腔161的外侧，离子棒150依次穿过点火烧嘴180、空气烧嘴170和甲烷腔161，甲烷腔161与氧气腔162于离子棒150的点火端处相连通。
98.本实施例中，第一甲烷进口110位于点火烧嘴180上，第二甲烷进口120与氧气进口130均位于纯氧烧嘴160上，空气进口140位于空气烧嘴170上，现有技术中纯氧燃烧方式采用预混模式，火焰温度可达2600℃，对燃烧室耐温材料要求较高，且容易发生回火，危害巨大，本发明采用嘴混模式，即甲烷通过第二甲烷进口120进入甲烷腔161，氧气通过氧气进口130进入氧气腔162，而后甲烷与氧气在离子棒150的点火端，即点火嘴处混合点燃，火焰温度1600℃左右，陶瓷氧化铝高温隔热材料，有效耐温1800℃，加上外壁水冷方式，相较于现有技术能够有效控制燃烧室隔热散热问题。因此，嘴混方式降低耐温材料和散热要求，节能模式和普通模式降低设备运行成本。
99.使用时，上述各阀体可采用电磁阀、截止阀、电动阀等控制通断的阀体。
100.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。