專利名稱：使用電能和化石燃料的氣體凈化方法及其氣體凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于凈化包含易燃氣體和有毒氣體的廢氣的方法和氣體凈化器。
背景技術(shù)：
通常，用于凈化廢氣、易燃氣體和有毒氣體的方法分為其中利用水來洗凈或冷卻廢氣的濕式法；其中廢氣被燃燒的燃燒法；以及其中濕式法和燃燒法相結(jié)合的混合法。
特別地，在半導體制造工藝中使用的PFC(全氟化合物)氣體吸收紅外線，從而造成全球氣候變化及全球變暖效應。為了抑制PFC氣體的排放，在燃燒式凈化器中，直接燃燒式凈化器是眾人關(guān)注的焦點。這種凈化器利用燃料如LNG或LPG的燃燒所產(chǎn)生的熱能熱解PFC氣體。
但是，因為傳統(tǒng)的直接燃燒式凈化器燃燒大量的化石燃料如LNG或LPG以凈化一些需要很高的熱能的PFC氣體(CF4、C2F6等)，所以，雖然凈化氣體的效率被提高，但是能量效率顯著降低，以致產(chǎn)生大量CO2氣體。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種用于凈化廢氣的方法以及一種氣體凈化器，該方法和氣體凈化器能夠基本避免由相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷所造成的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的是提供一種用于凈化廢氣的方法以及一種氣體凈化器，該方法和氣體凈化器能夠提高廢氣凈化效率和能量效率并減少CO2氣體的排放。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠防止燃燒室的內(nèi)部被腐蝕的氣體凈化器。
本發(fā)明的又一目的是提供一種其中引入燃燒室的廢氣與燃料有效地混合的氣體凈化器。
本發(fā)明的再一目的是提供一種能夠回收利用燃燒室的廢熱以提高熱效率的氣體凈化器。
本發(fā)明還有一目的是提供一種即使一個氣體凈化單元停止工作也能夠繼續(xù)凈化廢氣的氣體凈化器。
上述目的通過根據(jù)本發(fā)明的用于凈化在半導體制造工藝中排放的廢氣的氣體凈化方法和氣體凈化器來實現(xiàn)。該方法特征在于，電能和化石能都被利用，并且根據(jù)氣體中所含成分以及凈化環(huán)境調(diào)整電能和化石能的利用率。
在本發(fā)明的另一方面，用于凈化廢氣的方法包括一燃燒階段，該階段包括利用電加熱器將燃燒室的溫度升高到高于預定溫度；當檢測到燃燒室的溫度高于該預定溫度時，注入燃燒空氣和點火燃料以產(chǎn)生點火火焰；以及，當檢測到點火火焰時，注入主燃料及氣體以產(chǎn)生主火焰并使氣體燃燒。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種帶有一燃燒室的氣體凈化器，該燃燒室包括限定一燃燒腔的內(nèi)部殼體；至少一個用于將廢氣引入燃燒腔的氣體入口；用于將空氣引入燃燒腔的空氣入口；以及設(shè)置在燃燒腔的外周上并通過供電線路連接到電源的電加熱器。并且，該燃燒腔包括用于在燃燒腔的溫度升高到超過預定溫度時將點火燃料引入燃燒室的點火燃料口；用于檢測由注入點火燃料所產(chǎn)生的火焰的點火傳感器；以及用于在點火傳感器檢測到點火火焰時供應大量燃料的主燃料口。
優(yōu)選地，上述氣體凈化器還可包括一設(shè)置在電加熱器外周上的絕熱部件。
此外，可在燃燒室的外側(cè)設(shè)置一外部殼體，并且可在該外部殼體和內(nèi)部殼體之間設(shè)置一用于將空間分隔開的中間殼體。在這種情況下，所述電加熱器設(shè)置在該中間殼體和內(nèi)部殼體之間，并且所述絕熱部件設(shè)置在該外部殼體和中間殼體之間。
優(yōu)選地，可在燃燒腔中設(shè)置一用于在供應主燃料時檢測火焰的主火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> 可選地，所述內(nèi)部殼體可在其內(nèi)表面上設(shè)置一鎳制的防腐套筒。
此外，該防腐套筒可具有至少一個形成在其上部的湍流形成翼，以便由于湍流而加速引入的廢氣與燃料的混合，所述湍流形成翼通過局部地切斷防腐套筒并以預定的角度彎曲切斷部而形成。
優(yōu)選地，所述主燃料口可連接到所述氣體入口，使得廢氣在被引入燃燒腔之前與燃料混合。
此外，所述燃燒室在其上部設(shè)有一熱交換套，使得燃燒室內(nèi)的熱量受到阻擋而不能傳遞到傳感器的上部，其中，穿過該熱交換套的空氣被輸送到空氣入口。
上述凈化器還可包括一設(shè)置在燃燒室上端和熱交換套之間的墊片。
優(yōu)選地，可在一外罩內(nèi)安裝至少兩個凈化器。
根據(jù)用于凈化廢氣的方法，由于同時利用電能和化石能來燃燒廢氣，所以，能量效率和氣體凈化效率同時得到提高。
本發(fā)明的氣體凈化器，通過利用構(gòu)造成能夠?qū)崿F(xiàn)混合燃燒過程的燃燒室，可以在耗費少量燃料的情況下提高氣體凈化效率并且減少CO2氣體的排放。
此外，所述氣體凈化器在內(nèi)部殼體的內(nèi)表面上設(shè)有一可替換的鎳制防腐套筒，由此防止燃燒腔內(nèi)側(cè)被腐蝕，并延長燃燒腔的壽命。
此外，由于燃料入口與氣體入口連接，并且湍流形成翼形成在燃燒腔內(nèi)，所以，氣體凈化器可以加速燃料和廢氣的混合，因而提高燃燒效率。
設(shè)置在燃燒室上端的熱交換套防止熱量泄漏并能回收利用廢熱，因此提高熱效率。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以在一個外罩內(nèi)安裝至少兩個氣體凈化器，從而即使一個凈化器由于操作故障而停止，氣體凈化過程也可以繼續(xù)。
應該理解，本發(fā)明的前面所述的概括性說明和隨后的詳細說明是示例性的、說明性的，并且目的在于對要求保護的發(fā)明做出進一步說明。
后面的結(jié)合附圖的說明有助于更好地理解本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點。


圖1是示意性示出本發(fā)明的一實施例的用于凈化廢氣的方法中的燃燒階段的流程圖；圖2是本發(fā)明的一實施例的氣體凈化器的透視圖；圖3是圖2中的氣體凈化器的燃燒室的局部剖切的透視圖；圖4是圖3中的燃燒室的截面圖；圖5是圖3中的燃燒室的平面圖；以及圖6是本發(fā)明的另一實施例的氣體凈化器的主視圖。
具體實施例方式
圖1是示意性示出本發(fā)明的一實施例的用于凈化廢氣的方法中的燃燒階段的流程圖。參照圖1，在用于凈化廢氣的方法的燃燒操作中，首先，在步驟110中利用電加熱器加熱燃燒室，然后，在步驟120中，如果被加熱的燃燒室的內(nèi)部溫度高于設(shè)定的溫度，則在步驟130中注入燃燒空氣和點火燃料以產(chǎn)生點火火焰，然后，當在步驟140中檢測到點火火焰時，在步驟150中注入主燃料，并且所述氣體在高溫下被凈化。在步驟140a、150a、160a中，如果沒有檢測到由于點火燃料的注入而產(chǎn)生的點燃火焰或者由于主燃料注入而產(chǎn)生的主火焰，則在步驟140b、150b和160b中，停止和越過燃料的注入。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的氣體凈化器的透視圖。該氣體凈化器是一種混合型氣體凈化器，其中燃燒法和濕式法被結(jié)合。換句話說，如圖2所示，氣體凈化器1包括一燃燒室10和一潤濕室100。但是，本發(fā)明特征在于具有燃燒室10，并且相應地，燃燒室的局部剖切透視圖、截面圖以及平面圖分別在圖3至圖5中示出。
如圖所示，燃燒室10具有一限定一廢氣燃燒腔12的內(nèi)部殼體11。該廢氣燃燒腔具有至少一個用于將廢氣引入其中的氣體入口以及用于將空氣引入其中的空氣入口。
在內(nèi)部殼體11的外周上設(shè)有一電加熱器13，該電加熱器通過供電線路15與外部電源(未示出)連接。此外，在電加熱器13的外周上設(shè)有一絕熱部件14。在燃燒室10的外部設(shè)有一外部殼體21，在外部殼體21和內(nèi)部殼體11之間沿縱向設(shè)有一中間殼體22以分隔兩者之間的空間。此處，電加熱器13組裝在中間殼體22和內(nèi)部殼體11之間，絕熱部件14組裝在外部殼體21和中間殼體22之間。
也就是說，在燃燒室10中按照從外部到外部殼體21、絕熱部件14、中間殼體22、電加熱器13以及內(nèi)部殼體11的順序布置。
根據(jù)上述構(gòu)造，廢氣燃燒腔12被電加熱器13加熱。此時，絕熱部件14防止熱量從廢氣燃燒腔12中泄漏，從而提高電加熱器13的熱效率。
內(nèi)部殼體11設(shè)有一點火燃料口23、一主燃料口25以及一點火傳感器24。
設(shè)置在內(nèi)部殼體11側(cè)部的點火燃料口23使得可以在廢氣燃燒腔12的溫度被電加熱器13升高到超過預定溫度(即，點火溫度)例如超過大約600℃時注入少量燃料如LNG或LPG。廢氣燃燒腔12的內(nèi)部溫度可以利用安裝在燃燒室10側(cè)部的溫度測量裝置30進行檢測。電加熱器13的加熱溫度可以根據(jù)廢氣的成分或凈化環(huán)境合理地設(shè)定。
點火傳感器24設(shè)置在廢氣燃燒腔12的上部以檢測由通過點火燃料口23注入的少量燃料的燃燒而產(chǎn)生的火焰。傳感器24優(yōu)選為UV傳感器。但是，也可以使用其它傳感器來代替。
當點火傳感器24檢測到火焰時，通過主燃料口25注入大量燃料。優(yōu)選地，主燃料口25連接到氣體入口17，并與其相通，這樣使得廢氣在被引入廢氣燃燒腔12之前與燃料混合，因而提高燃燒效率。
在廢氣燃燒腔12中設(shè)有一用于檢測由主燃料燃燒而產(chǎn)生的火焰的主火焰?zhèn)鞲衅?6，以便檢測由主燃料的注入而引起的燃燒是否正常發(fā)生。
如此，燃燒室10的內(nèi)部溫度利用電能升高到預定溫度，然后，燃燒化石燃料以凈化廢氣，因而，盡管只使用少量的燃料，也可以獲得較高的廢氣凈化效率，并且還可以減少CO2氣體的排放。此外，由于不使用單獨的點火源，所以結(jié)構(gòu)得到簡化并且點火容易。
在內(nèi)部殼體11的內(nèi)部表面上設(shè)有一用于防止內(nèi)部殼體11被腐蝕的套筒27。套筒27優(yōu)選由鎳制成。套筒27例如通過固定銷28固定在內(nèi)部殼體11上，這樣使得可以替換套筒。這種做法可以延長燃燒室10的壽命。
優(yōu)選地，在套筒27的上端形成有至少一個湍流形成翼29。該湍流形成翼29可以通過局部地切斷套筒27并以預定的角度彎曲切斷部而形成。該湍流形成翼29使得廢氣和燃料可以形成湍流，從而加速廢氣和燃料的混合以提高燃燒效率。
此外，在燃燒室10的上端設(shè)置一熱交換套31，使得廢氣燃燒腔12的高溫熱量受到阻擋而不能傳遞到UV傳感器24和26的上部。引入熱交換套31的室溫空氣吸收廢氣燃燒腔12的高溫熱量，以防止廢氣燃燒腔12的高溫熱量直接被傳遞。此時，經(jīng)過加熱的空氣可以被輸送到空氣入口19并用于燃燒廢氣(見圖3中的箭頭)。換句話說，熱交換套31對待用于燃燒廢氣的空氣進行預熱，因而提高能量效率。
在燃燒室10的上端和熱交換套31之間設(shè)置一墊片33以密封廢氣燃燒腔12，這樣使得空氣不會泄漏。
下面將參考

本發(fā)明的實施例的氣體凈化器的操作。
首先，電加熱器工作，將廢氣燃燒腔12的內(nèi)部加熱到預定的溫度。當溫度測量裝置30測量到廢物燃燒腔12的溫度達到設(shè)定的溫度時，通過點火燃料口23注入少量燃料。由于點火燃料的注入，產(chǎn)生點火火焰。此時，點火火焰UV傳感器檢測到火焰。由于UV傳感器傳遞一火焰檢測信號，通過主燃料口供給大量主燃料，從而形成主火焰。此時，將主燃料引入廢氣燃燒腔12與廢氣混合，通過湍流形成翼使主燃料和廢氣進一步均勻混合。同時，室溫空氣穿過熱交換套31被預熱，然后供給到廢氣燃燒腔12，并用于燃燒廢氣。主火焰UV傳感器檢測到主燃料火焰的產(chǎn)生，這樣使得操作者可確認燃燒的進程。
圖6是本發(fā)明的另一實施例的氣體凈化器的主視圖。如圖所示，在一個外罩中安裝有兩個氣體凈化器，每個氣體凈化器都具有前面實施例所述的燃燒室。在圖6的氣體凈化器中，即使一個凈化器由于操作故障而停止，也可以繼續(xù)氣體凈化操作。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對本發(fā)明做出各種變型和變化。因此，本發(fā)明意欲涵蓋在所附權(quán)利要求以及等同項的范圍內(nèi)對本發(fā)明做出的變型和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化半導體制造工藝中所排放的氣體的方法，其特征在于，電能和化石能都被利用，并且根據(jù)氣體所含成分和凈化環(huán)境來調(diào)整電能和化石能的利用率。
2.一種用于凈化氣體的方法，該方法包括燃燒在半導體制造工藝中排放的氣體的階段，其中，所述燃燒階段包括利用電加熱器將燃燒室的溫度升高到高于預定溫度；當檢測到燃燒室的溫度高于該預定溫度時，注入燃燒空氣和點火燃料以產(chǎn)生點火火焰；以及當檢測到點火火焰時，注入主燃料和氣體以產(chǎn)生主火焰并使氣體燃燒。
3.一種設(shè)有燃燒室的氣體凈化器，所述燃燒室包括限定一燃燒腔的內(nèi)部殼體；至少一個用于將廢氣引入燃燒腔的氣體入口；用于將空氣引入燃燒腔的空氣入口；以及設(shè)置在燃燒腔的外周上并通過供電線路連接到電源的電加熱器，其中，所述燃燒腔包括用于在燃燒腔的內(nèi)部溫度升高到超過預定溫度時將點火燃料引入燃燒室的點火燃料口；用于由注入點火燃料所產(chǎn)生的火焰的點火傳感器；以及用于在點火傳感器檢測到點火火焰時供應大量燃料的主燃料口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體凈化器，其特征在于，還包括設(shè)置在電加熱器的外周上的絕熱部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體凈化器，其特征在于，在燃燒室的外側(cè)設(shè)有一外部殼體，在外部殼體和內(nèi)部殼體之間設(shè)有一用于將二者之間的空間分隔開的中間殼體，所述電加熱器設(shè)置在中間殼體和內(nèi)部殼體之間，以及所述絕熱部件設(shè)置在外部殼體和中間殼體之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體凈化器，其特征在于，在燃燒腔中設(shè)有一用于檢測由供應的主燃料所產(chǎn)生的火焰的主火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體凈化器，其特征在于，所述主燃料口連接到氣體入口，使得廢氣在被引入燃燒腔之前與燃料混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體凈化器，其特征在于，所述內(nèi)部殼體在內(nèi)表面上可拆卸地設(shè)有一鎳制的防腐套筒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體凈化器，其特征在于，所述防腐套筒具有至少一個形成在套筒上部的湍流形成翼，該湍流形成翼通過局部地切斷防腐套筒并以預定角度彎曲切斷部而形成，以便由于形成的湍流而加速引入的廢氣和燃料之間的混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體凈化器，其特征在于，所述燃燒室在上部設(shè)有一熱交換套，從而燃燒室的內(nèi)部熱量受到阻擋而不能傳遞到傳感器的上部，其中，穿過該熱交換套的空氣被輸送到空氣入口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體凈化器，其特征在于，還包括一設(shè)置在燃燒室上端和熱交換套之間的密封墊片。
12.根據(jù)權(quán)利要求3至11中的任一項所述的氣體凈化器，其特征在于，至少兩個凈化器安裝在一外罩中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同時使用電能和化石能的燃燒類型的氣體凈化方法以及實施該方法的氣體凈化器。該氣體凈化器具有一燃燒室，該燃燒室包括限定一燃燒腔的內(nèi)部殼體；至少一個用于將廢氣引入燃燒腔的氣體入口；用于將空氣引入燃燒腔的空氣入口；以及設(shè)置在燃燒腔的外周上并通過供電線路連接到電源的電加熱器。并且，該燃燒腔包括用于在燃燒腔的溫度升高到高于預定溫度時將點火燃料引入燃燒室的點火燃料口；用于由注入點火燃料而產(chǎn)生的火焰的點火傳感器；以及用于在點火傳感器檢測到點火火焰時供應大量燃料的主燃料口。本發(fā)明的氣體凈化方法和氣體凈化器，同時使用電能和化石能，由此，同時提高能量效率和氣體凈化效率并且減少CO
文檔編號B01D53/34GK101076390SQ200480044569
公開日2007年11月21日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者金東秀 申請人:M.A.T.株式會社