专利名称：Apparatus and methods for supplying fuel employed by abatement systems to ...的制作方法
技术领域：
本发明一般相关于电子装置制造减排系统，尤其是藉由该减排系统供应燃料以减 排排出物。
背景技术：
传统电子装置制造减排系统对排出物进行消减，以减少排出物的毒性、易燃性或 其它不良特性。该排出物可能通过电子装置制造设备(如，显示平板、半导体、太阳能等) 所制造。一些传统减排系统可在燃烧区对排出物进行消减处理，该燃烧区燃烧燃料以提供 对排出物进行消减所需的热量。传统的减排系统通常可使用一个以上的喷嘴来将燃料喷洒至燃烧区内，而且往往 这种传统减排系统可能不具有均勻的燃烧区或区域。不均勻的燃烧区可能不足以消减排出 物，这可能会导致减排单元排出不期望的化合物。因此，需要用以改善减排系统的燃烧区或区域的均勻性的方法和设备。
发明内容
一方面，提供了一种设备，用于将燃料引入电子装置制造排出物减排工具，包括 歧管；燃料源，其适于将燃料通过燃料管道供应至所述歧管；和多个喷嘴，其适于从所述歧 管接收燃料；其中，所述歧管适于将燃料以高于火焰速度的燃料速度供应至所述喷嘴。另一方面，提供了一种方法，用于操作电子装置制造减排系统，包括以下步骤使 燃料从燃料供应器通过燃料管道流入歧管；和使所述燃料从所述歧管流经多个喷嘴；其 中，所述歧管适于使燃料以高于火焰速度的燃料速度流至所述喷嘴。可藉由本发明以下详细说明、所附权利要求、以及附图来明白本发明的其它特征 和方面。
图1描绘了根据本发明的减排系统的实施例的示意性侧视图。图IB描绘了根据本发明的燃料歧管头的实施例的仰视图。图IC描绘了根据本发明的排出物入口 /燃料喷嘴簇的实施例的仰视图。图2描绘了根据本发明的燃料歧管的实施例的侧剖视图。图3描绘了根据本发明的燃料歧管的实施例内燃料管的立体图。图4是描述了操作本发明的电子装置制造减排系统的方法的流程图。
具体实施例方式如上所述，传统的燃料燃烧减排系统可能有多个喷嘴，以将燃料或燃料/氧化剂 混合物供应至燃烧区。为便于说明，这些喷嘴在下文中称作“喷嘴”或“燃料喷嘴”，但请注意它们可以让燃料/氧化剂混合物流过，或者只让燃料流过。传统减排系统的燃料喷嘴往 往使燃料不均勻地流动，因此使燃烧区的温度分布不均勻。例如，一个喷嘴可能以比其它燃 料喷嘴高或低的压力来喷洒燃料。压力上的差异可能导致喷流型式不同于其它喷嘴的喷流 型式。压力的差异也可能导致从一个喷嘴喷洒出的燃料量不同于从其它喷嘴喷洒出的燃料 量。从不同喷嘴喷洒出的不同喷流型式或不同燃料量可能导致燃烧区的不均勻温度分布。在传统减排单元中，对于以不同方式将燃料供应至数个燃料喷嘴存在几个原因。 例如，通常通过供应管路、管道或管线，将燃料供应给喷嘴。这些供应线路可能有不同的长 度、构造、截面形状、内部光滑度、并可能有其它差异。此外，传统的燃料燃烧减排系统通常 在每个燃料管线上采用逆燃阻止器。通过防止火焰前缘从燃烧区通过喷嘴返回至燃料管线 或燃料源，这种逆燃阻止器可以防止位于逆燃阻止器上游的燃料被点燃。每个逆燃阻止器 可能彼此略有不同，且在每个燃料管配有逆燃阻止器可能使燃料不均勻地分配至燃烧区。 因此，因为上述和其他的理由，燃烧区可能不具有均勻温度分布。由于这种非均勻燃烧，有些排出物可能从燃烧区散逸而未被消减。例如，燃烧区温 度分布可能具有在燃烧区的一侧形成较冷区的形状。在燃烧区中较热部分的排出物的化学 物可被有效地消减，而在燃烧区中较冷部分的排出物的化学物则无法被有效地消减。因此， 在不均勻燃烧的减排单元中，一些未被消减的化学物可能离开燃烧区，并进入排放设施。因此，有必要在电子装置制造排出物减排系统的燃烧区中提供更均勻的温度分 布。本发明提供的方法和设备系用以平衡流入多个将燃料喷洒至减排系统的燃烧区 内的燃料喷嘴的燃料流量和燃料压力。藉由平衡化，意在即使这样做并没有使两燃料流率 和/或两燃料压力真正变成平等，但也减少了在两燃料流率和/或两燃料压力间的差异。因 此，利用本发明，减排工具可实现燃烧区中更加均勻的温度分布。来自各个喷嘴的燃料流的 几个方面可被平衡。举例来说，可平衡从各个喷嘴喷出的燃料的压力和/或流率。附加地 或可选地，可平衡从各个喷嘴喷出的燃料流的喷流分布和/或型式。可平衡从各个喷嘴喷 出的燃料流的其它参数，以达成更均勻的燃烧区。为了达成多个喷嘴之间更加均勻的分布，本发明提供了一种具有多个燃料管线的 燃料歧管，这些燃料管线适于均等地或基本均等地将燃料供应至多个喷嘴中的每一者。燃 料管线可能是在维度(例如，长度、周长等)方面均等，这样，每个管线中的燃料可沿着类似 通道行进均等距离。另外，可为不同长度的燃料管线选择除长度以外的维度，使得来自歧管 的燃料在均衡的流率和/或压力下到达喷嘴。附加地或可选地，为了进一步促进流至各个 喷嘴的燃料流的均勻度，可通过单一燃料入口，将燃料提供给燃料歧管中的各个燃料管线。 例如，单一燃料入口可分支为二个或二个以上分立的燃料管线，各个燃料管线连接至不同 喷嘴。在一个实施例中，该单一燃料入口可以包括逆燃阻止器。在这样的实施例中，该逆 燃阻止器可耦合至燃料入口，无需对每个燃料管线均装设逆燃阻止器，并排除了可能因为 对各个燃料管线使用不同的逆燃阻止器所造成的燃料流变化。因此，燃料可以通过具有本 发明特征的多个喷嘴更平衡地供应至燃烧区内。因此，在燃烧区中的温度分布可以比在传 统减排系统中更均勻。请参考图1-4，本发明的诸多方面介绍如下。
图1以侧视图描绘了根据本发明提供的减排系统100的实施例。一般情况下，减 排系统100可以是燃烧/湿洗处理减排系统，包括减排单元101，其可使燃料/氧化剂混合 物燃烧以达成高温，使得排出物/氧化剂混合物可以在燃烧区102燃烧以形成经过消减的 排出物。经过消减的排出物而后可传递至淬火区104，其中它可被冷却和/或净化，然后可 通过出口 106排出减排单元。从出口 106，减排排出物可被进一步处理、净化或排放至大气。可从排出物源108将要被消减的排出物提供至减排系统100。排出物源108可以是 一个或多个任何类型的电子装置制造处理单元(以下简称为“处理单元”)，其排放出可被 减排系统100消减的处理气体。排出物源108可能含有一个以上的处理室(未显示)。减 排系统100可从一个以上的排出物源108(如2、3、4、5、6、或更多个的源)接收排出物。来 自排出物源108的排出物可通过排出物入口 110提供给减排单元101。可使用一个以上的 排出物入口 110，并且每个排出物入口可以连接到一或多个排出物源108。如图所示，虽然 排出物入口 110适于将排出物通过减排单元那侧引至燃烧区102，但是在另一实施例(未显 示)中，排出物入口 110可将排出物经过燃料歧管头112引至燃烧区102(详见下文)。燃 料歧管头112可包括燃料歧管113，如图1所示，其被包含在燃料歧管头112内。可从燃料源116将燃料提供给减排单元101，该燃料源116可供应氢气、甲烷或任 何其它合适的燃料。燃料可从燃料源116通过管道118进入燃料歧管113的燃料入口 119。 在一些实施例中，燃料源116可包括，适于加压燃料的泵(未显示)。在一些实施例中，逆燃 阻止器126可设在燃料源116与燃料入口 119之间，并在这些实施例中，燃料必须在进入燃 料歧管113之前流经逆燃阻止器126。可从氧化剂源120将氧化剂提供给减排单元101。氧化剂源120可以供应清洁干 燥的空气、氧气、富氧空气、或任何其它合适的氧化剂。在一些实施例中，来自氧化剂源120 的氧化剂可与来自燃料源116的燃料混合，以提高燃烧区上层部分的温度。基于安全的理 由，与减排单元外的燃料混合的氧化剂的量可被限定为一个量，该量使燃料/空气混合物 有足够含量的燃料，而在没有增加更多的氧气进入减排单元101的情况下不易燃。在一些 实施例中，氧化剂可进入歧管(未显示)，在歧管当中氧化剂与燃料混合。在一些实施例中， 氧化剂可通过管道124提供给减排单元101。通过管道124提供给减排单元101的氧化剂 可被引入燃烧区102，在燃烧区102当中氧化剂与燃料和排出物混合，以形成易燃混合物。 在一些实施例中，氧化剂源120可包括适于加压氧化剂的泵(未显示)。燃料歧管113可通过燃料入口 119接收燃料或燃料/空气混合物。为便于说明， “燃料”和“燃料/空气混合物”在下文中可简称为“燃料”。通过燃料入口 119接收的燃料 可被分送至燃料歧管113的多个燃料管线(见图2)，且可被提供给燃料喷嘴114a-d。可由 燃料喷嘴114a-d将燃料喷洒到燃烧区102，在燃烧区当中，排出物和燃料可以与氧化剂结 合而与其反应或燃烧。燃料喷嘴114a_d可喷洒燃料至燃烧区102，不过也可使用任何可提供燃料至燃烧 区102的合适设备。燃料喷嘴114a-d可包含机加工铝材，其选择性地具有机加工输出孔， 以达成理想的喷流分布。如图所示，燃料喷嘴114a-d可以局部地置于燃烧区102内。然而， 燃料喷嘴114a-d可完全置于燃料歧管头112内，而仅其燃料喷洒输出部曝露于燃烧区102 的内部部分。可以选择燃料喷嘴114a_d的布置方式，使得不仅能有效地消减排出物，而且 还可以防止在燃料歧管113内的燃料起火。燃料喷嘴114a-d通过燃料歧管113接收经过逆
5燃阻止器126的燃料，逆燃阻止器126可提供额外的保护，以防止燃料源116的燃料起火。多个燃料喷嘴114可适于采用期望的方式来喷洒燃料。例如，可能期望，多个燃料 喷嘴114a_d的每一者以一扇形(例如，三角形截面)的喷流分布来喷洒燃料。在这样的实 施例中，从多个燃料喷嘴114a-d中的每一者喷洒的燃料会在到达燃烧区102之前重叠。附 加地或可选地，多个燃料喷嘴114可适于在给定燃料压力下，形成具有特定燃料速度的燃 料喷洒。这种燃料速度可比在燃烧区102的火焰速度更快。燃烧区的火焰速度可以是火焰 传播的速度。因此，燃料可将火焰推离多个燃料喷嘴114，以确保点燃的燃料(火焰)不会 “逆燃”到燃料歧管113内。这种燃料速度也会受到其它参数影响，例如，燃料粘度、压力等。 这些其它参数也会受到燃料歧管113的影响，将在后文详述。逆燃阻止器126可以是任何合适的逆燃阻止器。图IB描绘了根据本发明的燃料歧管头112的实施例的仰视图。燃料歧管头112 可包括一或多个排出物入口 /燃料喷嘴簇150a-d。如图IB所示，燃料歧管头112具有四个 排出物入口 /燃料喷嘴簇150a-d，但应该理解的是，燃料歧管头112可以只具有一个排出 物入口 /燃料喷嘴簇，或可以具有多达二、三、五、六、七、八或更多个排出物入口 /燃料喷嘴 簇。虚线A表示图IB中被图IC进一步描绘的部分。图IC描述根据本发明的排出物入口 /燃料喷嘴簇150的实施例的仰视图。排出 物入口 /燃料喷嘴簇150可包括排出物入口 152。在一些实施例中，排出物入口 152可通过 歧管头112 (亦可在某些情况下通过歧管113)进入减排单元101。如图IC所示，排出物入 口 152可被四个燃料喷嘴114a-d围绕。但是应该理解，可以用更多或更少的燃料喷嘴114。图2是示意图，其描绘了本发明的燃料歧管113的一个实施例。如上文所述，来自 燃料源116的燃料可流经管道118，并可选地通过逆燃阻止器126流入燃料入口 119。燃料歧管113适于采用经选择的、相等的、或几乎相等的流率和压力，来提供燃料 给燃料喷嘴114a_d。上述经选择的、相等的、或几乎相等地提供燃料给燃料喷嘴114a_d的 方式可使燃料喷嘴以经选择的、相等的、或几乎相等的喷流型式将燃料喷洒至减排单元101 内，具体而言喷洒至燃烧区102内。这样喷洒的燃料可产生相较于传统减排单元中的燃烧 区而言具有更均勻温度分布的燃烧区，或者以经选择的非均勻温度分布来产生燃烧区。在 一些实施例中，相较于现有技术，本发明的燃料歧管可减少多个燃料喷嘴之间的流动差异。 此外，燃料歧管可适于在经选择的不相等流率和/或压力下，向燃料喷嘴114a_d提供燃料， 以在燃烧区102中创造期望的均勻或不均勻的温度分布。在一些实施例中，本发明可以通过包含针对各个燃料喷嘴114a_d的各燃料管线 202a-d,并要求每个燃料管线202a-d在长度、横截面面积、和/或其它参数方面彼此相等， 来提供更加均勻的燃料供应(体积和压力)。应当明白的是，燃料管线可包含多个区段。例 如，燃料管线202a可包括初级区段204、次级区段206a和三级区段208a。同样地，燃料管 202b可包括初级区段204、次级区段206a和三级区段208b。应明白的是，可使用更多或更 少的区段，这取决于喷嘴114和燃料入口 119的数量。亦应当明白，虽然燃料管线202a-d 显示为直线，但是燃料管线可以是任何合适的形状，例如，弯曲或圆形。在一些实施例中，从 燃料入口分支而来的每个区段层级(即，初级区段和次级区段等等)可具有不同的横截面 面积，其将在后文更详细讨论。在一些实施例中，一或多个区段层级可以具有沿着区段层级 的长度而变化的截面。
在可选实施例中，本发明可通过包括针对各个燃料喷嘴114a_d的各个燃料管线 202a-d,并通过选择各个燃料管202a-d的参数，例如，长度、截面面积等等，使得各个燃料 喷嘴以所选择的速度和所选择的压力来接收所选择量的燃料，来提供经选择的燃料供应。在一些实施例中，燃料管线202a_d可具有平滑的或抛光的内表面，以减少对流经 燃料管线的燃料的摩擦力的差异。可以采用能够使来自非燃烧区102的每一者的燃料流的几何形态相等，来形成 (例如，加工、锻造等)初级燃料管线区段204、次级燃料管线区段206a，b和三级燃料管线 区段208a_d的每一者。例如，每个燃料喷嘴114a_d到次级燃料管线区段206a，b的宽度和 长度可以是相等的。此外，次级燃料管区段206a，b的每一者的其它几何形状(例如，圆角 半径、内径表面粗糙度等)也可以是相等的。这种等化的几何形状也可用于三级燃料管区 段208a-d。在一些实施例中，本发明的燃料歧管113可以具有比图1和图2中所示更多的 燃料喷嘴114。例如，本发明的一些燃料歧管可达到约24或更多个燃料喷嘴。读者可明白， 更多的燃料喷嘴可能需要更多数量的燃料管线区段层级，即超过图2所示的三个燃料管线 区段层级(初级、次级和三级)。图1和2所示的燃料喷嘴114a_d在燃料歧管头112的底部以下向下延伸。在一些 实施例中(未显示)，燃料喷嘴可以被机加工或者以其它方式线形成在燃料歧管头112内。 在这种实施例中，喷嘴可能不会延伸在燃料歧管头112的底部以下。图3是示意图，其描绘了本发明的燃料歧管113的一个实施例。具体来说，图3是 一截断立体图，其描绘了根据本发明的燃料歧管113的内部空间300，包括可与内部空间 300流体连通的燃料喷嘴114。从本质上说，图3绘示了可形成在燃料歧管113的本体中的 燃料管线的空的空间的表面轮廓。图3所示的结构可包括初级燃料管线区段204，其可以与 燃料入口 119(图1)并与次级燃料线管区段206a流体连通。然后，次级燃料管线区段206a 可与三级燃料管线区段208b流体连通，三级燃料管线区段208b可与燃料喷嘴114a-d流 体连通。内部空间300可被机加工、锻造或铸造出燃料歧管113(图3未显示)。内部空间 300可包括三级燃料管线区段208b，其虽然在图中被显示为沿线A-A截断，但可以是终端燃 料分配管线308a的镜像。内部空间300适于使排出物入口 110(图3未显示)通过藉由三级燃料管线区段 208a形成在燃料歧管113中的环302，穿过燃料歧管113。该燃料入口可邻近或靠近燃料喷 嘴114a-d地终止于减排单元101，以使排出物从喷嘴114a-d喷洒到多个燃料喷洒器间的减 排单元101。燃料歧管头112可以是铝块，该铝块具有被机加工到铝块内的燃料管线，但亦可 使用任何合适的燃料歧管头112。燃料歧管头112可由阳极氧化铝制成，其被制造(例如， 机加工、锻造、铸造等)成包括燃料管线，例如，燃料管线204、206和208。燃料歧管头112 也可被制造为包括额外特征部，例如螺栓(未显示)以用于耦合燃料歧管头112与减排单 元101。其它材料亦可用于形成燃料歧管头112。在可选实施例中，如图2和图3所示的被包含在歧管头112内的分支燃料管线可 位于歧管头112外侧(未显示)。经过最后的分支，燃料管线可以简单地直接通过歧管头 112并终止于燃料喷嘴114。在工作时，参照图1和图2，燃料可从燃料源116经过逆燃阻止器126和燃料入口119供应至燃料歧管113。在一些实施例中，可提供与单一的逆燃阻止器126连接的单一燃 料入口 119。该逆燃阻止器126可适于防止在上游(例如，在燃料源116)燃料起火。例如， 万一在燃料歧管113内的燃料起火，逆燃阻止器126可以防止这种起火引起逆燃阻止器126 上游的燃料起火。因此，除了将在后文更详细说明的在燃料歧管113中已有的安全措施之 外，逆燃阻止器126还可提供安全特性。燃料在通过逆燃阻止器126并进入燃料歧管113之后，可以在燃料管线202a_d间 平均分配，燃料管线202a-d终止于燃料喷嘴114a_d。根据本发明，多个燃料管线202a-d可 在一或多个属性(例如，长度、横截面面积、角度、内部表面粗糙度等)方面具有可控并/或 可选择的差异。因此，燃料可被提供至歧管112和藉由相同或几乎相同的燃料管线202a-d 以相同或几乎相同或相似的流率和/或压力分配至燃料喷嘴114a-d。在一些实施例中，燃 料喷嘴114的数量可等于燃料管线202的数量。燃料可以通过作为燃料歧管113的一部分 和/或与燃料歧管113耦合的燃料喷嘴114a-d进入燃烧区102。因此，由于燃料喷嘴114a_d 处的燃料流率和压力可比传统减排单元更均勻，所以来自多个燃料喷嘴114a_d的燃料喷 流亦可更加均勻。此外，燃料歧管113可影响将燃料从燃料喷嘴114a_d喷洒到燃烧区102内的其它 参数。例如，从燃料喷嘴114a-d喷洒的燃料的燃料速度预计会受到初级燃料管线区段204、 次级燃料管线区段206a，b和三级燃料管线区段208a-d的特征的影响。例如，若高阶燃料 管线区段(即更靠近燃料喷嘴114)具有比低阶燃料管线区段(即更靠近燃料入口 119)更 窄的直径，则当燃料流入高阶燃料管线区段和燃料喷嘴114内时，会导致燃料速度升高。因 此，藉由适当地选择初级燃料管线区段204、次级燃料管线区段206a，b和三级燃料管线区 段208a-d的维度，可将燃料速度设定为高于在燃烧区102中的排出物、燃料和氧化剂混合 物的火焰速度。当减排单元使用的燃料速度高于已经从燃料喷嘴114喷洒的燃料燃烧的火 焰速度，则火焰前缘将无法接近多个燃料喷嘴114，而因此可防止火焰返回燃料喷嘴114。图4是示意图，其描绘了本发明的方法400。该方法始于步骤402，其中使燃料从 燃料供应器通过管道流入歧管。在步骤404，使燃料从歧管以高于火焰速度的燃料速度流经 多个喷嘴。方法400可扩充可选的步骤406和408。在步骤406，从燃料供应器流入歧管的 燃料是流经单一燃料入口的。在步骤408，从燃料供应器流入歧管的燃料流经单一的逆燃阻 止器。上述说明只揭示本发明的示例性实施例。本领域的技术人员将明白落入本发明的 范畴内的对以上揭示的设备和方法的修改。例如，如果燃料歧管113被设计为不需要逆燃 阻止器126，则可以不使用逆燃阻止器126。因此，虽然本发明藉由示例性实施例得到了揭 示，但是应明白，其它实施例亦可以落入如权利要求所界定的本发明的主旨和范畴内。
权利要求
一种设备，用于将燃料引入电子装置制造排出物减排工具，包括歧管；燃料源，其适于将燃料通过燃料管道供应至所述歧管；和多个喷嘴，其适于从所述歧管接收燃料；其中，所述歧管适于将燃料以高于火焰速度的燃料速度供应至所述喷嘴。
2.如权利要求1所述的设备，还包括位于所述歧管与所述燃料源之间的单一逆燃阻止 器，所述逆燃阻止器适于防止火焰从所述歧管向所述燃料源传播。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述歧管还适于使具有最低燃料速度的喷嘴与具 有最高燃料速度的喷嘴之间的燃料速度的不同减小为比所述最高燃料速度的约20%更小。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述歧管还适于使具有最低燃料速度的喷嘴与 具有最高燃料速度的喷嘴之间的燃料速度的不同减小为比所述最高燃料速度的约10%更
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述燃料速度是所述火焰速度的至少三倍。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述燃料速度是所述火焰速度的至少五倍。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述歧管还适于通过单一燃料入口接收燃料。
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述歧管还包括燃料管线，所述燃料管线具有的属 性经选择来减小所述喷嘴的燃料速度和压力的不同。
9.一种方法，用于操作电子装置制造减排系统，包括以下步骤使燃料从燃料供应器通过燃料管道流入歧管；和使所述燃料从所述歧管流经多个喷嘴；其中，所述歧管适于使燃料以高于火焰速度的燃料速度流至所述喷嘴。
10.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤使燃料流经逆燃阻止器，所述逆燃阻 止器位于所述歧管与所述燃料源之间，并适于防止火焰从所述歧管向所述燃料源传播。
11.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤使具有最低燃料速度的喷嘴与具有最 高燃料速度的喷嘴之间的燃料速度的不同减小为比所述最高燃料速度的约20%更小。
12.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤使具有最低燃料速度的喷嘴与具有最 高燃料速度的喷嘴之间的燃料速度的不同减小为比所述最高燃料速度的约10%更小。
13.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤使所述燃料以至少为所述火焰速度三 倍的速度流经所述燃料喷嘴。
14.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤使所述燃料以至少为所述火焰速度五 倍的速度流经所述燃料喷嘴。
15.如权利要求9所述的方法，其中，使所述燃料从所述燃料供应器通过所述燃料管道 流入所述歧管的步骤还包括以下步骤使所述燃料从所述燃料供应器通过单一歧管燃料入 口流入所述歧管。
全文摘要
文档编号F02C1/00GK101952933SQ20098010558
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月17日 优先权日2008年2月18日
发明者Daniel O Clark, Shaun W Crawford, Allen G Fox, Robbert M Vermeulen 申请人:Applied Materials Inc