废气处理设备和方法技术

一种用于处理废气的处理设备，所述处理设备包括：燃烧室；燃烧器；用于接收次级燃烧空气的入口；用于从燃烧室输出排气的排气出口；以及热交换器。所述热交换器被构造成在分别流动通过第一流体流动路径和第二流体流动路径的第一流体和第二流体之间交换热量。所述第一流体流动路径连接至入口以便使得次级燃烧空气从入口流动到第一流体流动路径中，并且第二流体流动路径连接至出口以便使得在出口处接收到的排气流动到第二流体流动路径中。所述热交换器包括：流体流动连通路径，所述流体流动连通路径用于提供路径以使排气的一部分从第二流体流动到第一流体中；以及至少一个入口孔口，所述入口孔口用于将第一流体输入至燃烧室。

Waste gas treatment equipment and methods

A processing device for treating exhaust gases: a combustor; a burner; an inlet for receiving secondary combustion air; exhaust outlet for discharging exhaust from a combustion chamber; and a heat exchanger. The heat exchanger is configured to exchange heat between the first fluid and the second fluid flow through the first fluid flow path and the second fluid flow path, respectively. The first fluid flow path is connected to the entrance so that the secondary combustion air flows from the entrance to the first fluid flow path, and the second fluid flow path is connected to the outlet to make the exhaust flow received at the exit to the second fluid flow path. The heat exchanger includes a fluid flow connecting path, which provides a path to provide a path to flow a part of the exhaust from second fluid into the first fluid, and at least one entrance hole, which is used to input the first fluid into the combustor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废气处理设备和方法
本专利技术涉及用于处理废气的处理系统，并且具体地涉及在燃烧室内具有燃烧器的这种系统。
技术介绍
从诸如用于处理半导体的处理室等工艺中输出的废气需要进行处理以便减小不希望的化学品输出量。例如，半导体制造工业可能会在从处理工具泵送出的废气流中输出残留的全氟化合物（PFC）以及例如NH3和NF3的其它危险工艺气体。这些化学品可能难以从废气中去除并且将其释放到环境中是不希望的，因为其有可能是有毒的和/或具有相对高的温室活性。因此，需要处理或者消除设备来减少这些不希望的化学品的输出。公知的处理设备使用燃烧来从废气流去除不希望的化合物。期望的是，提高燃烧效率和消除效率，以便不仅增加对危险工艺气体（诸如，NH3和NF3）的去除，而且也降低燃烧副产物（例如，CO、HC和NOx）的排放。在许多这种燃烧室中，将燃料和空气的混合物供应至燃烧器以便产生火焰，并且将次级燃烧空气添加至燃烧室。然而，在燃烧器头部的下游添加该次级燃烧空气有可能会破坏燃烧器头部上的火焰结构并且在工艺气体已经穿过燃烧器头部之后不久便会使燃烧室的温度骤冷，这限制工艺气体在高温区中的有用停留时间。对火焰的该破坏会导致粒子燃烧，在燃烧器头部附近形成工艺气体（例如，硅烷），从而导致硅烷沉积在该头部上并且重要的是沉积在工艺入口喷嘴中。对火焰结构的破坏还允许工艺气体绕过火焰，以便使得例如三氟化氮工艺气体的排放高于必要水平。火焰的过早骤冷还会导致一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物的排放高于必要水平。当考虑到氨的消除时，燃烧区的过早骤冷具有互补效应。当前，必须将大量氢气流添加至氨工艺气体流以确保燃烧室温度和高温区长度足以允许所有氨热分解为氮和氢以及氢的随后燃烧。例如三氟化氮或者氨的含氮种类物的燃烧有可能导致经由燃料-NOx机制形成大量氮氧化合物。环境规范要求降低这些排放。降低该排放的一种方式可以是在燃烧室中使用耗尽氧气的空气，这可以通过使排气再循环来提供，然而，这再次有可能导致过度湍流，具有上文概述的相关联的问题。期望的是，在不会产生过度湍流的情况下提供火焰和引进气体的良好混合，过度湍流有可能导致在燃烧过程期间形成的微粒不被排出而是污染燃烧室的部件，例如燃烧器头部。同样期望的是，提供有效燃烧，同时限制所排出的NOx化合物的量。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供用于处理废气的处理设备，所述处理设备包括：燃烧室；燃烧器；用于接收次级燃烧空气的入口；用于从所述燃烧室输出排气的排气出口；热交换器，该热交换器用于在分别流动通过第一流体流动路径和第二流体流动路径的第一流体和第二流体之间交换热量，所述第一流体流动路径连接至所述入口以便使得所述次级燃烧空气从所述入口流动到所述第一流体流动路径中，并且所述第二流体流动路径连接至所述出口以便使得在所述出口处接收到的所述排气流动到所述第二流体流动路径中；所述热交换器包括：流体流动连通路径，该流体流动连通路径用于提供路径以使所述排气的一部分从所述第二流体流动到所述第一流体中；以及至少一个入口孔口，所述入口孔口用于将所述第一流体输入至所述燃烧室。本专利技术的专利技术人认识到，当优化用于处理工艺气体的燃烧室时、特别是当将次级燃烧空气输入至燃烧室时，存在相互矛盾的需求。就此而言，如果是要改善燃烧，则需要次级燃烧空气与废气之间的混合，然而，燃烧室内增加的湍流有可能具有负面影响，可能是减少废气在高温区域内的停留时间，允许废气中的一些绕过该区域，并且其中，在燃烧期间产生微粒从而造成燃烧器头部污染。在次级燃烧空气是冷的、以及在次级燃烧空气包含来自燃烧室的排气作为耗尽氧气的空气源的情况下，这些问题可能会被放大。这些气体将增加燃烧室内的微粒，从而在存在湍流问题的情况下导致增加的污染。这些相互矛盾的问题已经在本专利技术中通过使用热交换器以在排气流与次级燃烧空气流之间交换热量而得到解决。这不仅允许次级燃烧空气在被输入至燃烧室之前被预加热，而且其还具有又一优点，即，冷却排气，从而允许使用更低成本的导管并且以更安全的方式来执行从系统排出排气。此外，使用适于将排气的一部分与次级燃烧空气混合的热交换器会为次级燃烧空气提供耗尽氧气的含量，其中，这两种流体的一定混合发生在被输入至燃烧室之前。如上文所指出的，将排气引入到燃烧室中的问题在于，排气内很有可能具有微粒，这使得控制湍流特别重要。使用热交换器来不仅在两种流体流之间交换热量而且允许将排气的一部分引入到次级燃烧空气流中会提供耗尽氧气的次级燃烧空气流，所述耗尽氧气的次级燃烧空气流被预加热并且可以作为单一流被引入到燃烧室中。在单一流中引入气体会允许仅仅针对一个流体流执行对所需要的混合和湍流的控制，并且还具有附加优点，即，提供被预加热的且具有耗尽氧气的含量的燃烧空气。此外，还会产生被冷却的排气。在一些实施例中，所述流体流动连通路径被构造成将预定量和预定比例的所述第二流体中的至少一者提供到所述第一流体。将排气的一部分添加到次级燃烧空气中可有助于耗尽该燃烧空气中的氧气含量并且还会提供入口气体的一些附加加温。然而，如果工艺气体的燃烧是要提供期望的氧化量，则控制该气体的量是重要的。就此而言，添加耗尽氧气的空气可能会减小将氮气氧化为不希望的NOx气体的量，然而，存在的其它气体将需要氧化。因此重要的是，控制氧气耗尽的量，并且这可以通过控制被添加至次级燃烧空气的排气的比例和/或量来实现。在一些实施例中，所述流体流动连通路径包括校准的流动入口，该校准的流动入口从所述第二流体流动路径延伸至所述第一流体流动路径内的文丘里管中。将预定比例的该第二流体提供到第一流体的一种方式是通过使用具有校准的流动入口的文丘里管。文丘里管具有如下优点：其是没有移动部件的简单装置。燃烧室附近的环境非常热并且排气可能是酸性的并且包含粒子。因此，在这些情况下，具有移动部件的装置可能会失效。此外，它们有可能需要进行维修，而这可能是不方便的。文丘里管的使用避免了这些缺点并且是一种用于将期望量的排气提供至次级燃烧流的简单而简洁的方式，允许通过取决于待处理的废气选择校准的流动入口来确定该量。在一些实施例中，所述文丘里管包括附加入口，该附加入口面向所述校准的流动入口且可在清洁模式中操作以便接收处于增加的压力下的气体，处于所述增加压力下的所述气体用于从所述校准的流动入口清除微粒。尽管文丘里管不具有移动部件并且因此是用于提供所需要的流体量的稳健方式，但其可能在流体包含粒子的情况下被堵塞。因此可能有利的是，提供面向校准的流动入口的入口，以便使得可以通过清洁气体的喷气来定期地清洁校准的流动入口，从而允许去除可能已经积累在入口表面周围的任何粒子。在一些实施例中，所述第一流体流动路径包括多个管道，并且所述第二流体流动路径包括又一管道，所述多个管道在所述又一管道内。虽然只要存在通过其能够在两种流体之间交换热量的表面，热交换器可以以多种方式进行设计，但提供热交换器的一种方便方式是通过提供用于接收第一流体（即是待加热的燃烧空气）的多个管道，这些多个管道在又一管道内，包括排气的第二流体流动通过该又一管道。以此方式，排气会加热次级燃烧空气在其内流动的管道。应注意的是，期望的情况是使两种流体的流动方向处于相反方向上，以便使得最热的排气与已经被加热的燃烧空气接触。因此，排气可以从燃烧室的远离燃烧器的端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理废气的处理设备，所述处理设备包括：燃烧室；燃烧器；用于接收次级燃烧空气的入口；用于从所述燃烧室输出排气的排气出口；热交换器，所述热交换器用于在分别流动通过第一流体流动路径和第二流体流动路径的第一流体和第二流体之间交换热量，所述第一流体流动路径连接至所述入口以便使得所述次级燃烧空气从所述入口流动到所述第一流体流动路径中，并且所述第二流体流动路径连接至所述出口以便使得在所述出口处接收到的所述排气流动到所述第二流体流动路径中；所述热交换器包括：流体流动连通路径，所述流体流动连通路径用于提供路径以使所述排气的一部分从所述第二流体流动到所述第一流体中；以及至少一个入口孔口，所述入口孔口用于将所述第一流体输入至所述燃烧室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.19 GB 1520427.41.一种用于处理废气的处理设备，所述处理设备包括：燃烧室；燃烧器；用于接收次级燃烧空气的入口；用于从所述燃烧室输出排气的排气出口；热交换器，所述热交换器用于在分别流动通过第一流体流动路径和第二流体流动路径的第一流体和第二流体之间交换热量，所述第一流体流动路径连接至所述入口以便使得所述次级燃烧空气从所述入口流动到所述第一流体流动路径中，并且所述第二流体流动路径连接至所述出口以便使得在所述出口处接收到的所述排气流动到所述第二流体流动路径中；所述热交换器包括：流体流动连通路径，所述流体流动连通路径用于提供路径以使所述排气的一部分从所述第二流体流动到所述第一流体中；以及至少一个入口孔口，所述入口孔口用于将所述第一流体输入至所述燃烧室。2.根据权利要求1所述的处理设备，其中，所述流体流动连通路径被构造成将预定量和预定比例的所述第二流体中的至少一者提供到所述第一流体。3.根据权利要求1或2所述的处理设备，其中，所述流体流动连通路径包括校准的流动入口，所述校准的流动入口从所述第二流体流动路径延伸至所述第一流体流动路径内的文丘里管中。4.根据权利要求3所述的处理设备，其中，所述文丘里管包括入口，所述入口面向所述校准的流动入口并且能够在清洁模式中操作以便接收处于增加压力下的气体，处于所述增加压力下的所述气体起到从所述校准的流动入口清除微粒的作用。5.根据任何前述权利要求所述的处理设备，其中，所述第一流体流动路径包括多个管道，并且所述第二流体流动路径包括又一管道，所述多个管道在所述又一管道内。6.根据权利要求5所述的处理设备，其中，所述多个管道连接至布置在所述又一管道内的内管道，以便使得所述第一流体从所述多个管道流动到所述内管道，所述多个入口孔口位于所述内管道的内表面上。7.根据任何前述权利要求所述的处理设备，所述处理设备包括围绕所述燃烧室和所述热交换器布置的冷却套管，所述冷却套管被构造成接收冷却流体流，所述热交换器被构造成使得在多个输出孔口处将所述排气流输出至所述冷却套管内的所述冷却流体，所述输出孔口被布置在围绕所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：GP克奈特，
申请(专利权)人：爱德华兹有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB