揮發性有機廢氣處理系統的安全改良的製作方法
2023-12-02 06:32:16
專利名稱：揮發性有機廢氣處理系統的安全改良的製作方法
技術領域：
本發明提供一種揮發性有機廢氣處理系統，特別是指一種揮發性有機廢氣處理系統的安全改良。
對於揮發性有機氣體對人體產生的危害，國內外工業安全衛生考量法規都定有一定的濃度標準及臭味閥值，勞工暴露環境必須在其值以下。近來環保對於揮發性有機氣體的排放也定下管制法規，包括半導體製造、封裝業等都在管制行列。對於揮發性有機氣體的處理，在濃度高時，多採用冷凝法收集較有效率，而在低濃度大風量時則以物理吸附方式濃縮處理，再將濃縮後的氣體送往小型焚化爐燃燒或在冷凝回收較為經濟有效。以半導體業晶圓廠產生的有機廢氣成分為例，常含有如二甲基二硫醇(Dimethyl Sulfoxide)、N-甲基喀酮(N-Methvl Pyrol idone)、乙醇銨(2-Aminoethanol)、二甲基二硫醇(Dithiolethylene Glycol)、二甲基硫醇(Dimethvl Sulfide)、異丙醇(Isopropyl Alcohol)、丙酮(Acetone)等化合物，LCD廠的代表性有機廢氣則為，IPA，PGMEA，Acetone，PGME，Ethanol，Ethanol Amine，HMDS，DMSO，TMAH，Enthyllactate，Cycle-pentanone，Ethyl acetate，Methyl Amyl ketone等；以上這些有機廢氣經以特殊的轉輪吸附廢氣後予以濃縮，再以燃燒爐或焚化爐溫度攝氏600-800度以上，燃燒分解這些揮發性有機物質以及臭氣和毒氣最有效。目前吸附濃縮處理加上燃燒焚化的方式，進行揮發性有機氣體的廢氣排放處理，已廣被半導體製造業界所採用。吸附處理設備，可為蜂巢狀轉輪式或堆積床式的雙塔式，或多塔式方式，或是以流體化床方式運作，其中轉輪式最適合大風量(大於10000CMH)的廢氣處理。
習用的揮發性有機廢氣處理系統，由於使用燃燒爐或焚化爐作為高溫氧化分解有機物的方式，因此需要高溫通常約在600-800度攝氏附近，正常運作需要許多燃燒的安全顧慮如爆炸上下限，燃料控制閥組等以確保運作安全。然而最重要的關機程序，基於安全考量，時間很長約需數十分鐘，目的是將再生區溫度降低及焚化爐溫度降低，為的就是確保安全。但因此或由於時間拖長至數十分鐘，容易使得人員不耐暫行離去或疏忽未注意關機中是否有異狀的機率增高而發生火災危險，輕則虛驚一場，財物損失，重則有刑事責任。有鑑於操作者的角度思考，安全地縮短關機程序所需時間並預防火災，是本發明的改良用意。
圖1所示為，習用的揮發性有機廢氣處理系統，其中揮發性有機廢氣(voc)是通過轉輪式吸附式處理設備50的吸附式處理設備的吸附處理側51，被吸附在吸附轉輪所塗覆的吸附劑上，氣流於是成為乾淨氣流而可由煙囪90排放。轉輪則連續以約20rph(轉/小時)慢速轉動，而當轉輪旋轉進入吸附式處理設備的再生處理側53時，另一股氣流，通過吸附式處理設備的再生處理側52，接著被第二熱交換器40加熱到再生溫度，例如180degC，再次通過吸附式處理設備的再生處理側52，進行再生脫附的功能，此時因被吸附的揮發性有機物質受熱成功脫附到氣流中，因此得到濃縮到較高濃度的揮發性有機氣流；例如，吸附式處理設備的再生處理側53面積通常被設計成轉輪面積的十二分之一，所得到濃縮比就在約十一-十二倍左右。得到的濃縮廢氣再通過第一熱交換器30被預熱，最後送入焚化爐10，有機氣體被分解及燃燒成為水及二氧化碳為主的物質，氣流再經過熱交換器30、40回收熱後，併入煙囪90排放到大氣。
本發明的目的在於提供一種揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，其可有效達到主動滅火的功能。
本發明主要是一種揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，主要包含一焚化爐，一鼓風機，一第一熱交換器，一第二熱交換器，一吸附轉輪或吸附床(堆積床或流體化床)，一第一風機，一第二風機，一自動阻風門，一感應式窒息氣體噴氣裝置，一感應式灑水裝置，一煙囪，其特徵在於，在吸附轉輪的再生側入口部分，與第二熱交換器之間，新增一外氣入口的阻風門，又在吸附再生區進出口處裝設感應式窒息氣體噴射裝置與感應式灑水裝置。
其中自動阻風門，是為電動或氣動。
其中感應式灑水裝置的感應方式是為溫度感應。
其中感應式灑水裝置的感應方式是為偵煙感應。
其中吸附式處理床是指轉輪式，或堆積床或流動床。
其中吸附式處理床的吸附材質是為矽膠或分子篩或活性碳或高分子聚合物。
本發明的設計，可以快速冷卻高溫的再生區及焚化爐，並可進一步藉感應器如溫控感應，在偵測再生區感應異常時，先噴出窒息氣體造成缺氧，接著噴水降溫，達到主動滅火功能。為使較易明了，由原理上再加以說明，即此阻風門的增設，將使得進入轉輪再生區空氣的溫度為較低的外氣溫度，得以快速冷卻高溫的再生區及焚化爐，並使得燃燒機風量，因通過第二熱交換器的進入壓損減少而自動增大風量，加速冷卻的速度。由於冷卻效能增加本改良使得在原廠設定的冷卻時間相同下，藉由風道的改變，得到更低的再生區溫度降低。而系統關機後再生區溫度降低就是防止有機物自燃的保障。吸附再生區進出口處裝設感應式窒息氣體噴射裝置與感應式灑水裝置，則可進一步藉感應器如溫控感應，在偵測再生區溫度異常時，先噴出窒息氣體造成缺氧抑制燃燒，接著噴水降溫，達到主動滅火功能。
為進一步說明本發明的結構及其特徵，以下結合附圖對本發明作進一步的詳細的描述，其中圖1是習用的揮發性有機廢氣處理系統；圖2是本發明揮發性有機廢氣處理系統的安全改良示意圖。
圖2是為揮發性有機廢氣處理系統的安全改良的一較佳實施例。其中包含，一焚化爐10，一鼓風機20，一第一熱交換器30，一第二熱交換器40，一吸附式處理床50，一主風機60，一自動阻風門80，一感應式窒息氣體噴氣裝置70，一感應式灑水裝置74，一煙囪90；於習用的揮發性有機廢氣處理系統中，在VOC處理轉輪的再生側52入口部分，與第二熱交換器40之間，新增一外氣入口的阻風門80。此阻風門80的增設於此，是基於經驗得來的最佳位置，此乃由於再生區52為整個轉輪溫度最高的區域，蓄積能量最高，且脫附再生未完成且正進行中，voc濃度最高度集中，是故為最易引起火災的區域。此阻風門80在整個廢氣系統正常運作時為關閉，當整個系統停機階段，關閉爐火後，會自動打開阻風門80並引入外氣，將使得進入轉輪再生區空氣的溫度為較低的外氣溫度，即原為約180度攝氏本發明在此立刻降為30度攝氏，得以快速冷卻高溫的再生區，溫度降低使得質流量增高，是有助冷卻的另一正面作用。
其中自動阻風門80，是為電動或氣動。
其中感應式灑水裝置74的感應方式是為溫度感應。
其中感應式灑水裝置74的感應方式是為偵煙感應。
其中吸附式處理床50是指轉輪式，或堆積床或流動床。
其中吸附式處理床50的吸附材質是為矽膠或分子篩或活性碳或高分子聚合物。
同時，由於習用的系統，如圖1，需先經過第二熱交換器40預熱，第二熱交換器40為間接交換的通常型為管板式熱交換器，需要克服其壓損約數十個mm-aq。因此本案設計的方式，可以減少鼓風機20的系統管路風阻數十個mm-aq，因之使得鼓風機20產生風量，因通過第二熱交換器的進入壓損減少而自動增大風量，加速冷卻的速度。此一增加風量的事實，可以由風機定律或直接由鼓風機的性能曲線計算查表得之，只需假設風車轉速不變，而系統壓損(風損的阻抗)降低，因此風量增大。綜上所述，由於冷卻溫度降低冷卻風量又提高，因此冷卻效能增加，本發明使得在原廠設定的冷卻時間相同下，藉由風道的改變，得到更低的再生區溫度與焚化爐爐膛內溫度降低。而系統關機後再生區溫度降低就是防止有機物自燃的保障。由上可知，本設計在不更動燃燒機設計的前提下，就可以較短的時間較大風量，達成降低再生區溫度或降低燃燒機爐膛溫度至設定的安全溫度。在者，根據經驗，吸附再生區的溫度在完成停機程序之後，其溫度不會立即降低，如果有聚合反應放熱，溫度可能還會升高，業界曾有發生過著火的案例，因此本案一據專業知識，在危險的區域，即，吸附再生區的進出口處，裝設感應式窒息氣體噴射裝置71與感應式灑水裝置74，則可進一步藉感應式氣體控制閥73，感應再生區的溫度，在偵測再生區溫度異常高於設定時，如70degC，自動打開噴氣頭72先噴出窒息氣體，氮或二氧化碳，造成缺氧，同時感應式灑水裝置74，也以溫控式控制，感應式液體控制閥76偵測再生區溫度，當高於設定溫度，例如75degC，感應式液體控制閥76打開，令水通過灑水頭75噴水降溫，達到主動滅火功能。雖然，本發明以上述實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當事申請專利範圍所界定者為準，並不因為此一實施例所限。
如上所述，本案就揮發性有機廢棄處理的最重要的關機程序，基於安全考量加以改良，使具有得以快速冷卻高溫的再生區及焚化爐，又吸附再生區進出口處裝設感應式窒息氣體噴射裝置與感應式灑水裝置，則可進一步，達到主動滅火功能。
權利要求
1.一種揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，包含，一焚化爐，一鼓風機，一第一熱交換器，一第二熱交換器，一吸附式處理床，一第一風機，一第二風機，一自動阻風門，一感應式窒息氣體噴氣裝置，一感應式灑水裝置，一煙囪，其特徵在於，在吸附轉輪的再生側入口部分，與第二熱交換器之間，設置一外氣入口的阻風門，又在吸附再生區進出口處裝設感應式窒息氣體噴射裝置與感應式灑水裝置。
2.根據權利要求1所述的揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，其特徵在於，其中自動阻風門，是為電動或氣動。
3.根據權利要求1所述的揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，其特徵在於，其中感應式灑水裝置的感應方式是為溫度感應。
4.根據權利要求1所述的揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，其特徵在於，其中感應式灑水裝置的感應方式是為偵煙感應。
5.根據權利要求1所述的揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，其特徵在於，其中吸附式處理床是指轉輪式，或堆積床或流動床。
6.根據權利要求1所述的揮發性有機廢氣處理系統的安全改良，其特徵在於，其中吸附式處理床的吸附材質是為矽膠或分子篩或活性碳或高分子聚合物。
全文摘要
本發明主要是一種揮發性有機廢氣處理系統的安全改良,於習用的揮發性有機廢氣處理系統中,在揮發性有機廢氣處理轉輪的再生側入口部分,與第二熱交換器之間,新增一外氣入口的阻風門,又在吸附再生區進出口處裝設感應式窒息氣體噴射裝置與感應式灑水裝置;得以快速冷卻高溫的再生區及焚化爐區,並可進一步藉感應器如溫控感應,在偵測再生區感應異常時,先噴出窒息氣體造成缺氧,接著噴水降溫,達到主動滅火功能。
文檔編號B01D53/02GK1355060SQ0013333
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月27日 優先權日2000年11月27日
發明者鄭石治 申請人:鄭石治