CN101435582A

CN101435582A - 低污染浓缩储热焚化装置

Info

Publication number: CN101435582A
Application number: CNA2007101887154A
Authority: CN
Inventors: 郑石治; 扶亚民; 魏新朕; 徐瑞珠; 刘邦昱; 洪守铭
Original assignee: GST Corp; Huamao Science & Technology Co ltd
Current assignee: GST Corp; Huamao Science & Technology Co ltd
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: CN101435582B

Abstract

本发明提出一种低污染浓缩蓄热焚化装置，包括沸石转轮、蓄热式焚化炉、管路组以及再回收管路组，沸石转轮用以进行废气浓缩，蓄热式焚化炉可供燃烧废气，管路组包括用以连通沸石转轮、蓄热式焚化炉与排放烟囱的管件组和控制管件组内部气体流通的阀件组，再回收管路组与管路组相连接以辅助排放废气的再回收。本发明利用装置本身的压差动力将切换阀件时排放的高VOC浓度废气进行再回收处理，故可提高废气处理效率而达到减少环境污染的功效。

Description

低污染浓缩储热焚化装置

技术领域

本发明涉及一种低污染废气浓缩焚化装置，特别是关于一种可提高有机废气处理效率的浓缩蓄热焚化装置。

背景技术

半导体制造业和光电业的制程会排放大量含有挥发性有机物质(Volatile Organic Compounds)的废气，因此环保空污法规订定了废气VOC去除效率标准，以降低VOC对于环境的危害。由于半导体制造业和光电业废气排放量大、组成复杂(高、低沸点的有机物质混合，例如含有IPA，Acetone，PGME，PGMEA等。)且排放度属低至中范围(50～1000ppm的CH4)，使得选择适当的废气处理技术相当困难，一般在处理大风量低浓度的废气时，多会结合两种以上的处理方式，例如使用沸石转轮或流体化床使废气吸附浓缩之后，再以燃烧焚化或冷凝等方法进行后处理。

如图1所示，现有的浓缩蓄热焚化装置10包括沸石转轮12、蓄热式焚化炉14、第一抽气风车16、第二抽气风车18、排放烟囱20和阀件组。沸石转轮12主要分成三个操作区间，即吸附区12a、脱附区12b以及冷却区12c，其内部均填充用来吸附或脱附VOC的沸石或活性碳；蓄热式焚化炉14是为双塔式，包括第一蓄热室14a、第二蓄热室14c和加热室14b，其中第一蓄热室14a与第二蓄热室14c内部具有用来吸收或者释放热能的蓄热材；阀件组则包括用来控制废气进气的第一阀件22a和第二阀件22c，以及控制废气排气的第三阀件22b与第四阀件22d。

因此，废气自沸石转轮12前端进入后，利用沸石转轮12后端的第一抽气风车16抽气，使废气经沸石转轮12的吸附区12a吸附成为干净气体而送至排放烟囱20排放，当吸附区12a表面吸附VOC至接近饱和时，即将沸石转轮12旋转至脱附区12b位置，让常温的空气、钝气或者废气流经冷却区12c并经过热交换器24加热(一般约加热至180～220℃)后通过脱附区12b，故可脱附沸石转轮12所吸附的VOC而形成高VOC浓度的废气，同时使用第二抽气风车18抽气将高浓度的废气送入蓄热式焚化炉14；脱附处理完成的脱附区12b可旋转至冷却区12c位置降温以继续进行吸附处理，故可连续操作而不需停机再生。

而当第一阀件22a开启、第二阀件22b关闭、第三阀件22c关闭以及第四阀件22d开启时，高VOC浓度的废气经第二抽气风车18送入蓄热式焚化炉14的第一蓄热室14a，经过加热室14b加热到设定温度(例如为850℃)焚化分解后送至第二蓄热室14c，燃烧后废气的热能被第二蓄热室14c内蓄热材吸收而排放至排放烟囱20，第二蓄热室14c于吸收足够热能后(吸收时间例如是120sec)，可切换阀件组而使第一阀件22a关闭、第二阀件22b开启、第三阀件22c开启以及第四阀件22d关闭，而使废气先进入第二蓄热室14b，经过第二蓄热室14b内的蓄热材预热后送至加热室14c焚化分解，最后经过第一蓄热室14a吸收热能而排放至排放烟囱20，由于第一蓄热室14a与第二蓄热室14b内的蓄热材可交替储存燃烧后废气的热能并用以预热待焚化废气，故可减少焚化废气耗费的燃料而节省成本和能源。

由于浓缩蓄热焚化装置10的沸石转轮12可将废气成分浓缩约7～15倍，再配合使用热回收效率可达80～95％的蓄热式焚化炉14，故不但能有效处理挥发性废气且能源节约效果极佳，虽然初设成本高、然而因操作成本低，可在2～4年内回收成本，逐渐受到产业重视。

但上述浓缩蓄热焚化装置10因需于第一蓄热室14a与第二蓄热室14C之间交互切换蓄热，第一阀件22a、第二阀件22b、第三阀件22c、第四阀件22d于切换过程中会有短暂时间的全开，因为废气通过第一蓄热室14a或者第二蓄热室14b的阻抗(压损)较大，故于此切换期间，废气不会经过第一蓄热室14a、第二蓄热室14c或者是加热室14b而直接流向排气烟囱20，导致浓缩蓄热焚化装置10排放废气的VOC浓度大幅提高(接近废气入口的VOC浓度)而产生一浓度突波(peak)。假设燃烧VOC的破坏效率为98％，则平日排放浓度为入口值的2％，但切换阀件组时VOC排放浓度接近入口浓度值(100％)，也就是排放浓度瞬间变成平时的50倍，不但导致废气处理整体效率降低，若浓度监测刚好侦测到突波出现点，还会造成废气VOC浓度量测值过高而可能无法通过环保空污标准而遭罚款。

因此是有三塔式蓄热焚化炉或旋转阀式蓄热焚化炉的发明以改善上述VOC浓度突波的问题，但三塔式蓄热焚化炉或旋转阀式蓄热焚化炉的缺点为造价过高。

有鉴于此，本发明是针对上述的困扰，提出一种低污染浓缩蓄热焚化装置，以改善上述的缺失。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一种低污染浓缩蓄热焚化装置，其仅需运用装置本身的压差动力即可有效将高VOC浓度的废气导回废气入口进行再处理，无需增加额外动力或耗能且不影响吸附沸石转***作性能，能够有效降低双塔式蓄热焚化炉于阀件切换时产生的VOC浓度突波，进而提高废气处理效率与减少环境污染。

本发明的另一目的，是提供一种低污染浓缩蓄热焚化装置，其是具有建置成本较低的优点。

为达到上述的目的，本发明是提出一种低污染浓缩蓄热焚化装置，包括沸石转轮、蓄热式焚化炉、管路组以及再回收管路组，沸石转轮是用以进行废气的浓缩，蓄热式焚化炉具有蓄热室与加热室以供焚化废气含有的VOC，管路组是连通沸石转轮、蓄热式焚化炉与排放烟囱，再回收管路组则与管路组相连，因此可运用浓缩蓄热焚化装置本身的压差动力有效进行废气的再回收。

以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为现有的浓缩蓄热焚化装置的结构示意图。

图2为本发明的低污染浓缩蓄热焚化装置的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图。

图号说明：

10、30 浓缩蓄热焚化装置

12、32 沸石转轮

12a、32a 吸附区

12b、32b 脱附区

12c、32c 冷却区

14、34 蓄热式焚化炉

14a、34a 第一蓄热室

14b、34b 加热室

14c、34c 第二蓄热室

16、36 第一抽气风车

18、38 第二抽气风车

20、40 排放烟囱

22a、42a 第一阀件

22b、42b 第二阀件

22c、42c 第三阀件

22d、42d 第四阀件

24、44 热交换器

42e 第五阀件

46a 第一管件

46b 第二管件

46c 第三管件

46d 第四管件

46e 第五管件

48 再回收管件

50 再回收阀件

具体实施方式

图2为本发明的结构示意图，如图所示，浓缩蓄热焚化装置30主要包括沸石转轮32、蓄热式焚化炉34、管路组与再回收管路组，沸石转轮32具有吸附区32a、脱附区32b与冷却区32c，而蓄热式焚化炉34具有第一蓄热室34a、加热室34b与第二蓄热室32c，管路组包括管件组与阀件组，其中管件组包括第一管件46a、第二管件46b、第三管件46c、第四管件46d、第五管件46e和第六管件46f，阀件组包括第一阀件42a、第二阀件42b、第三阀件42c、第四阀件42d与第五阀件42e，再回收管路组包括再回收管件48与再回收阀件50，而阀件组与再回收阀件50均为自动阀。

第一管件46a的一端连接提供废气的第一气体来源(图未示)，另一端连接吸附区32a的左侧；第二管件46b的一端连接吸附区32a的右侧，另一端连接排放烟囱40，第二管件46b上另设有第一抽气风车36；第三管件46c的一端连接第二气体来源(图未示)，其可提供空气或是钝气，另一端连接冷却区32c的左侧；第四管件46d的一端连接冷却区32c右侧，另一端连接脱附区32b右侧，第四管件46d上另设有热交换器44；第五管件46e的一端连接脱附区32b左侧，另一端则与第一蓄热室34a与第二蓄热室34c相连，且第五管件46e上设有第二抽气风车38，其抽气风量为第一抽气风车36的1/10，第五管件46e上靠近第一蓄热室34a与第二蓄热室34c的位置分别设有第一阀件42a与第二阀件42b；第六管件46f的一端与第一蓄热室34a与该第二蓄热室34c相连，另一端则连接排放烟囱40，第六管件46f上靠近第一蓄热室34a与第二蓄热室34c的位置分别设有第三阀件42c与第四阀件42d，靠近排放烟囱40位置则设有第五阀件42e；再回收管件48连接第六管件46f与第一管件46a，且再回收管件48上设有再回收阀件50；另外可以位于第六管件46f与再回收管件48连接处的一三通阀(图未示)来取代第五阀件42e与再回收阀件50。

图3亦为本发明的结构示意图，其与图2的差异在于省略第三管件46c而以第一管件46a取代的，如图所示，第一管件46a的一端连接于第一气体来源，另一端则连接于吸附区32a与冷却区32c的左侧。

因此，如图2和图3所示，利用第一抽气风车36可使第一气体来源提供的废气自第一管件46a进入沸石转轮32的吸附区32a，经吸附区32a吸附废气含有的VOC后成为干净气体而经第二管件46b送至排放烟囱40排放，当吸附区32a表面吸附VOC至接近饱和时，让沸石转轮32旋转至脱附区32b位置，使第二气体来源所提供的常温的空气、钝气或者第一气体来源提供的废气自第三管件46c(如图2所示)或者第一管件46a(如图3所示)进入冷却区32c，并经第四管件46d送至热交换器44加热，成为高温(180～220℃)空气后通过脱附区32b，可使沸石转轮32吸附的VOC脱附出来而形成高VOC浓度的废气，使用第二抽气风车38将其经第五管件46e送入蓄热式焚化炉34，脱附处理完成的脱附区32b可旋转至冷却区32c位置降温后继续进行吸附处理，故可连续操作而不需停机再生。

而当阀件组的第一阀件42a开启、第二阀件42b关闭、第三阀件42c关闭、第四阀件42d开启、第五阀件42e开启以及再回收阀件50关闭时，高VOC浓度废气经第二抽气风车38送入蓄热式焚化炉34的第一蓄热室34a，经过加热室34b加热到设定温度(例如为850℃)焚化分解后送至第二蓄热室34c，燃烧后废气的热能被第二蓄热室34c内的蓄热材(例如马鞍形陶瓷块或蜂巢状陶瓷块或平行信道陶瓷块)吸收后排放至排放烟囱40，于第二蓄热室34c吸收足够的热能后(时间例如是120sec)，切换阀件组使第一阀件42a关闭、第二阀件42b开启、第三阀件开启及第四阀件42d件关闭，第五阀件42e与再回收阀件50则维持分别维持原本开启与关闭的状态，而使废气先进入第二蓄热室34c，经过其内部的蓄热材预热后送至加热室34b焚化分解，最后经过第一蓄热室34a吸收热能而排放至排放烟囱40。

上述的蓄热式焚化炉54会于第一蓄热室34a与第二蓄热室34c之间交互切换蓄热，当第一阀件42a、第二阀件42b、第三阀件42c、第四阀件42d因切换而处于短暂(约1秒)的全开状态时，此时第五阀件42e为关闭状态而再回收阀件50则为开启状态，使得再回收管件48的进入端(靠近第六管件46f端)压力会增高约6-10inch W.G.，远高于再回收管件48的输出端(靠近第一管件46a进入沸石转轮32端)的压力(负压)，使原本应流向排气烟囱40的废气自动导流到再回收管件48与第一管件46a而被吸入沸石转轮32，无需增加额外动力或转动组件即可进行废气的再回收处理，可有效降低浓缩蓄热焚化装置30排放废气的VOC浓度，大幅消除原本会产生的VOC浓度突波值。

另外，由于沸石转轮32的脱附风量(自第一气体来源或者第二气体来源进入脱附区32b的空气、钝气或者废气风量)只有处理风量(自第一气体来源进入吸附区32a的废气风量)的1/10左右，因此可知短暂1秒钟引入高浓度VOC废气造成的沸石转轮32吸附负荷並不大，故不会损害沸石转轮32或影响其操作性能，又假设沸石转轮32旋转周期为900秒，则沸石转轮32每次增加的吸收，以此一时间比估算，影响相当小。

以上所述是通过实施例说明本发明的特点，其目的在使熟习该技术者能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范围，故凡其它未脱离本发明所揭示的精神而完成的等效修饰或修改，仍应包含在以下所述的申请专利范围中。

Claims

1、一种低污染浓缩蓄热焚化装置，其是用以处理含有挥发性有机物质的废气，该低污染浓缩蓄热焚化装置包括：

一沸石转轮，其具有一吸附区、一冷却区与一脱附区；

—蓄热式焚化炉，其具有一第一蓄热室、一第二蓄热室与一加热室；

一管路组，包括一管件组及设于该管件组上的一阀件组，该管路组是连通该沸石转轮、该蓄热式焚化炉与一排放烟囱；以及

一再回收管路组，包括一再回收管件及设于该再回收管件上的一再回收阀件，该再回收管路组是与该管路组相连以进行该废气的再回收。

2、如权利要求1所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该沸石转轮的该吸附区、该冷却区与该脱附区的内部填充有沸石或活性碳，可吸附或脱附挥发性有机物质。

3、如权利要求1所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该第一蓄热室与该第二蓄热室内部具有多个蓄热材，吸收或者释放热能。

4、如权利要求1所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该阀件组与该再回收阀件为气动阀或电动阀。

5、如权利要求1所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该管件组包括一第一管件、一第二管件、一第三管件、一第四管件、一第五管件与一第六管件，该第一管件的一端连接一第一气体来源，另一端连接该吸附区的一侧；该第二管件的一端连接该吸附区的另一侧，另一端连接一排放烟囱；该第三管件的一端连接一第二气体来源，另一端连接该冷却区的一侧；该第四管件的一端连接该冷却区的另一侧，另一端连接该脱附区的一侧；该第五管件的一端连接该脱附区的另一侧，另一端则与该第一蓄热室与该第二蓄热室相连；该第六管件的一端与该第一蓄热室与该第二蓄热室相连，另一端则连接该排放烟囱；而该第六管件与该第一管件以该再回收管件相连接。

6、如权利要求1所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该管件组包括一第一管件、一第二管件、一第四管件、一第五管件与一第六管件，该第一管件的一端连接一第一气体来源，另一端分别与该吸附区的一侧及该冷却区的一侧相连接；该第二管件的一端连接该吸附区的另一侧，另一端连接一排放烟囱；该第四管件的一端连接该冷却区的另一侧，另一端连接该脱附区的一侧；该第五管件的一端连接该脱附区的另一侧，另一端则与该第一蓄热室与该第二蓄热室相连；该第六管件的一端与该第一蓄热室与该第二蓄热室相连，另一端则连接该排放烟囱；而该第六管件与该第一管件以该再回收管件相连接。

7、如权利要求5所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该第一气体来源用以提供该废气，该第二气体来源则用以提供一空气或者一钝气。

8、如权利要求5或6所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该再回收阀件用以控制自该第六管件流通至该第一管件的该废气。

9、如权利要求5或6所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于：该第二管件上设有一第一抽气风车，用以使该第二管件内的该废气流向该排放烟囱。

10、如权利要求5或6所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于，该第五管件上设有一第二抽气风车，用以使该第五管件内的该废气流向该蓄热式焚化炉。

11、如权利要求5或6所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于，该阀件组包括一第一阀件、一第二阀件、一第三阀件、一第四阀件及一第五阀件，该第一阀件与该第二阀件设于该第五管件上，分别用以控制流入该第一蓄热室及该第二蓄热室的该废气；该第三阀件与该第四阀件设于该第六管件上，分别用以控制流出该第一蓄热室及该第二蓄热室的该废气；该第五阀件设于该第六管件上，用以控制流通到该排放烟囱的该废气。

12、如权利要求6所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于，该第一气体来源用以提供该废气。

13、如权利要求11所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于，该第五阀件与该再回收阀件是以一三通阀取代的。

14、如权利要求11所述的低污染浓缩蓄热焚化装置，其特征在于，所述一第一阀件、一第二阀件、一第三阀件、一第四阀件是以一個四通阀取代的。