利用等离子体火焰的有毒气体处理方法与流程

本发明涉及电化学领域，尤其是利用等离子体火焰的有毒气体处理方法。

背景技术：

1、有毒气体处理器广泛应用于泛半导体行业(半导体、面板、太阳能、led)的生产工艺，包括cvd、diffusion、etching和ion implantation等，可安全有效处理氟化物、氯化物、氢化物气体和一般有害气体。

2、现有技术过程繁琐，消耗电能较大，由等离子体处理有毒气体的方法中，依靠通电耦合效果，进行由单个进气口进入的不同有毒气体的处理，通过电离作用将有毒气体分子击穿，形成正负离子、电子、中性粒子等微小粒子，将这些粒子进行吸附或发生化学反应达到净化有毒气体的目的。例如，申请号为cn115646148a公开的气体处理系统及气体处理方法和申请号为cn110822973a所公开的气体处理方法，前者能够实现在线即时冷却和加热，提高了吸收和解吸效率；全塑料膜块耐腐蚀、维护简单，降低了整套系统的维护成本；可以利用太阳能等新能源和低品余热运行，也可与热泵耦合把吸收液吸收时释放的反应热通过热泵提供给解吸的吸热过程，可降低系统运行成本；膜润湿或污染后，可以彻底在线清洗恢复和干燥，大大降低更换膜组件的成本，且气体吸收和解吸效率高，气体吸收和解吸的成本低，方法简单，容易操作，后者通过处理系统回收利用气体中的热量，并将气体中的杂质进行净化后导入工业系统，避免气体对空排放污染环境和造成能源浪费，进而实现“废气零排放”，改善生态环境，但这两个对比文件所采用的技术手段都会增加停留时间使处理效果达到气体排放标准后排出，其处理效率低，消耗时间长，提升了处理能耗，降低了使用寿命，且由单个进气口进入的有毒气体易发生相互反应，不利于后续的处理过程，不仅如此，在上述有毒气体的处理过程中，还会出现热损伤、腐蚀性以及粉尘累计等问题的出现。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过提出利用等离子体火焰的有毒气体处理方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、提供利用等离子体火焰的有毒气体处理方法，包括如下步骤：

4、s1：等离子体火炬产生等离子体火焰；

5、s2：由进气腔采集有毒气体并传输至反应腔；

6、s3：反应腔通过等离子体火炬产生的等离子体火焰对有毒气体进行分解和反应；

7、s4：通过中间法兰进行生成物的过渡；

8、s5：通过水箱及喷淋塔吸收和处理可溶性生成物及粉尘，最终由排气口释放生成物。

9、作为本发明的一种优选技术方案：所述s1中的等离子体火炬电离阴极和阳极间的氮气产生等离子体电弧，并由此产生等离子体火焰。

10、作为本发明的一种优选技术方案：所述等离子体火炬采集火炬内的温度数据、压强数据，作为模型的输入，建立剩余容量模型，并根据所述等离子体火炬当前内部剩余容量阈值进行火炬的安全自锁，所述剩余容量模型具体如下：

11、

12、其中，b为偏差量，k(x,xk)为核函数，x为输入样本，xk为输入样本的特征，n为输入的数据数量，a＝(a1,a2,…,an)t为包含惩罚参数的矩阵，σ为核参数；

13、作为本发明的一种优选技术方案：所述剩余容量模型基于天牛须-粒子群算法对惩罚参数和核函数进行寻优：

14、设搜索空间为m维空间，粒子数为n，迭代次数为t时，第i个粒子的速度信息和位置信息如下：

15、

16、

17、其中，表示迭代次数为t时第j(j∈[1,m])维空间第i(i∈(1,n))个粒子的速度分量，表示迭代次数为t时第j(j∈[1,m])维空间第i(i∈(1,n))个粒子的位置分量；

18、粒子邻近域内的最优解和当前种群最优解如下：

19、

20、

21、其中，表示迭代次数为t时第j(j∈[1,m])维空间第i(i∈(1,n))个粒子的最优位置分量，表示迭代次数为t时第j(j∈[1,m])维空间第i(i∈(1,n))个粒子的全局最优分量；

22、

23、

24、其中，表示迭代次数为t+1时第i个粒子的速度，表示迭代次数为t+1时第i个粒子的位置，c1和c2表示学习因子，rand表示[0,1]之间的随机数，λ表示速度系数，表示迭代次数为t时第i个粒子的位置移动增量函数，ω表示权重，权重ω满足：

25、

26、ωmax表示权重最大值，ωmin表示权重最小值，t表示最大迭代次数；

27、的迭代满足：

28、

29、

30、其中，表示迭代次数为t+1时第i个粒子的位置移动增量函数，θt表示迭代次数为t时粒子的步长因子大小，表示迭代次数为t时粒子左触须目标函数向量，表示迭代次数为t时粒子右触须目标函数向量，表示粒子左触须位置，表示粒子右触须位置，

31、

32、其中，d表示粒子两触须之间的距离；

33、对所有粒子进行交叉操作，选择10％的交叉后代进行变异操作，判断是否满足迭代终止条件，若满足，则算法结束，否则继续搜索，最终输出最优解。

34、作为本发明的一种优选技术方案：所述s2中的进气腔配置独立进气口，分别采集不同的气体，并在采集过程中进行氮气吹扫。

35、作为本发明的一种优选技术方案：所述s3中的反应腔内部采用三氧化二铝作为浇注材料。

36、作为本发明的一种优选技术方案：所述s4中的中间法兰设置氮气气帘和旋风水帘，用于干区到湿区的过渡。

37、作为本发明的一种优选技术方案：所述s5中的水箱通过水喷淋，吸收和处理水溶性气体及粉尘。

38、作为本发明的一种优选技术方案：所述旋风水帘侧壁与所述水箱的水槽均涂覆teflon涂层。

39、作为本发明的一种优选技术方案：所述s5中的喷淋塔通过长距离气体流通路径处理水溶性气体副产物及粉尘，同时控制排气温度。

40、本发明提供的利用等离子体火焰的有毒气体处理方法，与现有技术相比，其有益效果有：

41、本发明利用包含等离子体火焰的完善的气体传输路径对有害气体进行处理，通过剩余容量模型对等离子体火炬内的剩余气体进行判断，并根据剩余容量阈值进行火炬的安全自锁，保证设备的安全运行；且处理过程全程自动运行，操作简单，设备耐腐蚀，使用寿命长，具有出色的有害气体处理效率；通过将反应腔内有害气体反应生成物传输至中间法兰，中间法兰是干区到湿区的过渡区，起着非常重要的作用，通过对中间法兰的一些特殊设计，解决了反应腔腐蚀及粉尘积累的问题。其通过氮气气帘完美隔开干区与湿区，可以防止热损伤，保持反应腔干燥状态，防腐蚀。通过旋风水帘自动冲洗，防止粉尘积累，且水帘的侧壁涂覆有teflon涂层防止腐蚀，通过水箱进行水喷淋，吸收和处理水溶性气体及粉尘，不仅如此，本发明采用的等离子体电源将外部供电转化成激发等离子体火焰所需能量，将交流电转化为直流电，可以为处理器提供稳定的电源，且其中的高压保护电路可以确保处理器的使用安全。等离子体电源还设置有点火模式和节能模式实现处理器的可控性。