沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+直燃式燃燒爐廢氣處理系統(tǒng)改造案例 

 

一、案例背景

 

案例工廠主要工序為集成電路制造，分為薄膜區(qū)，黃光區(qū)，蝕刻區(qū)，擴(kuò)散區(qū)及化學(xué)研磨區(qū)等5個工作區(qū)。

 

廠內(nèi)針對各工作區(qū)所生產(chǎn)的不同性質(zhì)的各股廢氣，分別以不同管道導(dǎo)入后端的廢氣處理設(shè)備處理，再由排放口排出。其中酸堿廢氣分別導(dǎo)入洗滌塔處理排放。至于有機(jī)廢氣VOCS主要來自薄膜區(qū)，黃光區(qū)及擴(kuò)散區(qū)，經(jīng)收集導(dǎo)入VOCS處理系統(tǒng)，VOCS處理系統(tǒng)處理包括1套沸石轉(zhuǎn)輪濃縮燃燒系統(tǒng)及1套備用的活性炭處理系統(tǒng)。

 

二、設(shè)計條件

 

案例工廠設(shè)有2套VOCS廢氣處理設(shè)備，1套沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)搭配直燃式燃燒爐及1套備用活性炭處理系統(tǒng)。正常使用的廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計處理量均為78.000Nm3/hr，未處理前的廢氣VOCS濃度為250~300ppm，廢氣溫度25℃，設(shè)計處理效率為95%。

 

三、單元設(shè)計缺失

 

案例工廠原規(guī)劃將車間廢氣經(jīng)沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮后，其中風(fēng)量較小的濃縮廢氣導(dǎo)入燃燒爐處理，可有效減少燃燒爐體積及燃料費用。但其原采用的直燃式燃燒爐系統(tǒng)，因設(shè)備老舊，其熱交換效率已低于60%，且設(shè)計時并未考慮廢氣中有機(jī)物所能提供的熱值，所以造成操作燃料成本偏高。

 

四、改善方案與效益

 

針對效率較低的沸石濃縮轉(zhuǎn)輪搭配直燃式燃燒爐的廢氣處理系統(tǒng)，經(jīng)多方面評估后，如果輔以蓄熱介質(zhì)及考慮廢氣中有機(jī)物所能提供的熱值，則其熱回收效率將可達(dá)到90%以上，有效降低燃料的需求量。案例工廠決定增設(shè)1套沸石轉(zhuǎn)輪搭配蓄熱式燃燒爐設(shè)備，雖然其初設(shè)成本相較于原設(shè)備較高，但設(shè)備回饋年限不到一年，并將原設(shè)備作為備用設(shè)備如表1。

 

1. 設(shè)備處理的原理比較

 

處理技術(shù)說明

 

 

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+蓄熱式燃燒爐 VOCs廢氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪處理后，根據(jù)所設(shè)計的濃縮比例（以12倍為例），其中11/12的風(fēng)量經(jīng)濃縮處理后直接排入***氣中，效率可達(dá)95%以上；其余的1/12風(fēng)量廢氣，經(jīng)濃縮后進(jìn)入蓄熱式燃燒爐（RTO）處理，熱回收效率90%以上，以燃燒機(jī)明火900℃高溫，將VOVs轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2及H2O。

 

2. 增設(shè)沸石轉(zhuǎn)輪搭配蓄熱式燃燒爐VOCs處理設(shè)備，有效降低燃料消耗費用其規(guī)格材料詳表參數(shù)表。

 

項目

 

處理風(fēng)量（Nm3/hr） VOC處理濃度 轉(zhuǎn)輪尺寸

 

濃縮比 RTO爐型式 操作溫度

 

設(shè)計參數(shù) 78000 250~300ppm@ch4 4200mm 11：1 雙槽式 800~900℃

 

3. 在實際操作上，使用燃料的比較詳表3所示，VOCs未處理前濃度為3.430ppm，經(jīng)處理后濃度為186ppm，去除率為94.6%【（3.430-186）/3.430=94.6%】，詳表所示。

 

燃料使用比較表

 

系統(tǒng)種類 燃料平均使用量（Nm3/hr） 燃料費用（元/年）

 

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+直燃式燃燒爐 21.8 -----

 

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+蓄熱式燃燒爐 5.1 -----

 

表4處理前后VOCs檢測結(jié)果

 

項目 處理前 處理后 去除率

 

檢測結(jié)果 3.430ppm 186ppm 94.6%

 

排放標(biāo)準(zhǔn) ----- ----- 90%

 

4. 由上述結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，使用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+蓄熱式燃燒爐的燃料使用量約為沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+直燃式燃燒爐的1/4，對企業(yè)節(jié)省運營成本的支出將有非常***的幫助。