本實用新型涉及一種廢氣處理設備。

背景技術：

廢氣處理的對象主要是有毒、有害或者易燃易爆的氣體，在半導體制程中，例如FET（Field Effect Transistor，場效應晶體管）、IC（Integrated Circuit，集成電路，港臺稱之為積體電路）、Solar（太陽能，指太陽能電池晶片）的制程中會產(chǎn)生強腐蝕性的氣體，例如Cl₂、 HCl、HF、 F₂、NH₃等（一般整體上稱為半導體廢氣）。這些強腐蝕性氣體的處理方式一般是采用燃燒式處理工藝。

燃燒式處理工藝使用天然氣作為燃料，處理區(qū)的處理溫度在1200~1500攝氏度。此類處理工藝可見于中國專利文獻CN102705817A，提供一個天然氣燃燒室，通過導風板使廢氣均勻分布并形成漩渦，燃燒器噴出的火焰使廢氣得到處分燃燒。此類處理工藝依賴于燃燒本身，廢氣的處理效率比較低。

隨著技術的發(fā)展，基于高能等離子體進行廢氣處理的設備逐漸見于業(yè)界，并產(chǎn)生電漿的概念。所謂電漿是等離子體（Plasma）的別稱，是由部分電子被剝奪后的原子及原子團被電離后產(chǎn)生的正負離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，尺度大于德拜長度的宏觀電中性電離氣體。

中國專利文獻CN105688618A說明書背景技術部分簡述了電漿的存在形式和基本屬性。通常，電漿式的廢氣處理設備使用電將氮氣離子化，中心火焰超過1萬攝氏度，最外圍溫度通常也大于1000攝氏度。在此條件下，用于廢氣處理的反應腔是承受高溫的位置，并因此面臨以下兩個問題：

1.腐蝕性氣體容易在反應腔的腔體內(nèi)壁殘留，容易產(chǎn)生腔體的腐蝕，壽命變短。

2.腔體溫度過高，一般的金屬無法承受，即使采用昂貴的耐熱金屬，其耐熱也存在限度。高溫下金屬硬度降低，強度下降。

以上兩點容易加速腔體的破裂失效，一旦腔體破裂，會導致有害氣體泄露，而產(chǎn)生安全事故。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種使用壽命比較長的廢氣處理設備。

本實用新型采用的技術方案為：

一種廢氣處理設備，為電漿式廢氣處理設備，包括：

第一反應腔，為軸線豎直的管狀腔體，上端具有配管端蓋，下端具有帶有中心孔的下端蓋；

第二反應腔，為軸線豎直的管狀腔體，通過所述中心孔連接于第一反應腔的下端；以及

配管，配接于所述配管端蓋；

第一反應腔上端周緣內(nèi)側(cè)開有入水口，用以導入沿第一反應腔內(nèi)壁下行的水，并流入所述第二反應腔。

上述廢氣處理設備，可選地，所述第一反應腔的內(nèi)壁，以及第二反應腔的內(nèi)壁均具有防腐層。

可選地，所述防腐層為鐵氟龍涂層。

可選地，所述入水口均置于第一反應腔上端周緣，且入水口向下向內(nèi)傾斜。

可選地，所述入水口的給水裝置配有加壓裝置。

可選地，該廢氣處理設備所配置的電漿發(fā)生裝置具有以下兩種設置方式：

第一設置方式：設置在所述配管端蓋中心，噴口向下；

第二設置方式：設置在第二反應腔的側(cè)壁，向第二反應腔內(nèi)水平或者斜向下噴射。

可選地，第二設置方式中相應的噴口有三個，噴口軸線所在豎直面與噴口中心所在過第二反應腔豎直剖面的夾角為30度。

可選地，所述第二反應腔的下端設有水箱，而側(cè)面設置有旁路，以構(gòu)成出氣管腔，并在出氣管腔設有噴淋管道。

可選地，所述出氣管腔包括連接到第二反應腔的水平管腔和下端連接到水平管腔出口的豎直管腔；

其中，噴淋管道在水平管腔設有水平噴口，而在豎直管腔設有向下的豎直噴口。

可選地，所述豎直管腔為兩節(jié)段結(jié)構(gòu)，位于下面的節(jié)段比位于上面的節(jié)段管徑大；

其中，噴淋管道在位于下面的節(jié)段設有第一豎直噴口，該第一豎直噴口和水平噴口的源端通過循環(huán)水系統(tǒng)連接所述水箱；

噴淋管道在位于上面的節(jié)段配有第二豎直噴口，該第二豎直噴口連接外源性水源。

依據(jù)本實用新型，流體在向下流的過程中，受地磁場的影響會產(chǎn)生渦流，一方面可以沖刷掉粘附在第一反應腔和第二反應腔內(nèi)壁上的微塵顆粒，另一方面，流水能夠帶走熱量，且作為熱阻性比較高的物質(zhì)，水流能夠遮蔽熱量對第一反應腔和第二反應腔的侵蝕。藉此兩方面，可以有效的提高廢氣處理設備的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例中廢氣處理設備的原理圖。

圖2為反應裝置部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.CDA導入系統(tǒng)，2.氮氣導入系統(tǒng)，3.PCW冷卻水系統(tǒng)，4.PCW冷卻水系統(tǒng)，5.電漿發(fā)生器，6.廢氣導入口，7.排氣口，8.自來水管，9.冷卻沉降管道，10.冷卻沉降腔，11.循環(huán)泵，12.水箱，13.疏水泵，14.第二反應腔，15.第一反應腔，16.渦流壁，17.入水口。

具體實施方式

為實現(xiàn)本實用新型之目的，本實用新型采用技術手段及構(gòu)造，現(xiàn)結(jié)合說明書附圖及較佳實施例祥加說明其具體特征與功能如下。

圖1所示，是本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，右圖中可見，廢氣處理設備的基本構(gòu)成包括：

反應腔，為立式結(jié)構(gòu)，圖中可見其包括兩個部分，其一是位于上部的第一反應腔15，另一是位于下部的第二反應腔14，第二反應腔14的管徑小于第一反應腔15，且軸線相同。

相對而言，當有流體從第一反應腔15的壁面流下時，受地球磁場影響，會產(chǎn)生渦流，如圖2所示，第一反應腔15的內(nèi)壁構(gòu)造為渦流壁16，可以對第一反應腔15的內(nèi)壁產(chǎn)生沖刷。

管徑較小的第二反應腔14類同于出水管道，是形成渦流的構(gòu)成部分之一。

關于所述第一反應腔15，如圖1和2所示，為立式結(jié)構(gòu)，其軸線處于豎直狀態(tài)，并與第二反應腔14的軸線相同，以利于形成渦流，尤其是在水流入第二反應腔14會產(chǎn)生更加劇烈的渦流。

那么，渦流的產(chǎn)生，需要引入水，如圖2所示，在渦流壁16的上端開有斜切的入水口17，以利于水流順渦流壁16而下。

匹配第一反應腔15的位置，在第一反應腔15的上端形成有上端蓋，除相關的用于接入接出相關物質(zhì)的管路外，第一反應腔15氣密閉。第一反應腔15上端周緣，表現(xiàn)為如圖2所示的渦流壁16的上端內(nèi)側(cè)開有入水口17，用以導入沿第一反應腔15內(nèi)壁下行的水，從而通過第一反應腔15下端的出口，即其下端蓋上的中心孔流入所述第二反應腔14。

主要的管道配裝在第一反應腔15的上端蓋，圖中可見，包括：

PCW冷卻水系統(tǒng)3、4，用于對電漿發(fā)生器5進行冷卻，圖中電漿發(fā)生器5設置在第一反應腔15的上端蓋，因此，相應的PCW冷卻水系統(tǒng)的配管與其相應，也在第一反應腔15的上端蓋所在的位置。

其中，PCW是Process Cooling Water的縮略語，即工藝冷卻水。

配管部分還包括氮氣導入系統(tǒng)，用于導入氮氣。

以及CDA導入系統(tǒng)1，用于導入壓縮空氣。其中CDA是Clean Dry Air，即潔凈干燥壓縮空氣。

廢氣中的粉塵，以及基于電漿法工藝所產(chǎn)生粉塵，因渦流水的存在，不會粘附在第一反應腔15和第二反應腔14的內(nèi)壁面，從而能夠?qū)Ψ磻恍纬傻谝环矫娴挠行ПＷo。

此外，水是熱的的不良導熱物質(zhì)，水層之間主要靠對流實現(xiàn)熱交換，熱傳導能力很差，流水狀態(tài)下，一方面可以阻擋熱對反應腔的侵蝕，另一方面，也能帶走一些熱量，不致使水體過熱。

渦流水的存在可以將反應腔的外壁面的溫度降低到40攝氏度以下。

水的存在可以將部分的半導體廢氣，以及電漿法工藝所產(chǎn)生廢氣溶解，例如HCl等鹵族氫化物，其在水中的溶解度非常高。

盡管水能夠有效的洗去粉塵，但溶解氣體后，會形成腐蝕性溶液，為此，在優(yōu)選的實施例中，所述第一反應腔15的內(nèi)壁，以及第二反應腔14的內(nèi)壁均具有防腐層。

防腐層的材質(zhì)是適配所形成溶液的性質(zhì)而制作。

在一些實施例中，所述防腐層為鐵氟龍涂層。鐵氟龍是其商標名稱（因發(fā)音不同，譯名較多，例如特氟龍、鐵氟龍、鐵富龍、特氟隆等），被泛化為產(chǎn)品名稱，其化學名稱是聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene），英文縮寫為PTFE。

鐵富龍不僅耐高溫（260攝氏度可連續(xù)使用），化學穩(wěn)定性好，從而具有良好的耐化學腐蝕性。能夠有效的阻擋溶液對設備的侵蝕。

關于水流的引入，如圖2所示，所述入水口17均置于第一反應腔15上端周緣，可以形成一個環(huán)形的入水口17，所述的環(huán)形與第一反應腔15的軸線相同，從而可以在第一反應腔17的內(nèi)表面形成均勻的水膜。

為能夠形成全面的防護，需要水流沿圖2中的渦流壁16流下，因此，渦流壁16一方面可以設有一定的錐度，另一方面，入水口17向下向內(nèi)傾斜，產(chǎn)生順導，使水流沿渦流壁16順下。

于所述入水口17的給水裝置配有加壓裝置，提供比較高的注水壓力，使水能夠快速的帶走熱量。

圖1中，反應腔是立式結(jié)構(gòu)，進入的水直接流入水箱12，水箱里的水量和水溫會逐漸增加，一方面可以通過疏水泵13所在的換熱系統(tǒng)對水箱12進行降溫，另一方面，水箱12中的水可以作為上述的給水裝置的源端設備。

如果水箱12的水仍然不能形成平衡，而產(chǎn)生多余的水，可以送出進行處理后排放。

入水口17所進入的水量主要適配地使反應腔內(nèi)壁形成水膜，以保護反應腔，部分反應氣 在水膜中，形成溶液，部分反應氣及粉塵仍然沒有被處理掉。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，可見，還包含噴淋系統(tǒng)，如圖1中所示的冷卻沉降腔，通過噴淋，能夠使反應氣從水霧中穿過，增大反應氣與水霧的接觸面積，提高凈化效果。

在此，先說明一下電漿發(fā)生裝置的裝配位置，其一般具有兩種裝配位置，圖1和2中所示的屬于第一種裝配位置，稱為第一設置方式，在第一設置方式中將電漿發(fā)生裝置設置在配管端蓋的中心，噴口向下，如圖1所示，電漿發(fā)生器5的軸線與第一反應腔14的軸線相同，該結(jié)構(gòu)相對緊湊，配管主要在配管端蓋處，廢氣導入口6環(huán)繞電漿發(fā)生器5的噴口設置。相對而言，第一設置方式中，廢氣與電漿形成的高能等離子體的均勻度相對低一些。

電漿發(fā)生器5的再一種設置方式，即第二設置方式：是將電漿發(fā)生器5設置在第二反應腔14的側(cè)壁，向第二反應腔14內(nèi)水平或者斜向下噴射，據(jù)此可以產(chǎn)生渦流，能夠與廢氣充分混合。

尤其是，當電漿發(fā)生器5的噴口有多個時，通過在第二反應腔15的周向均勻設置，所形成的渦流能夠與廢氣充分混合。

在優(yōu)選的實施例中，所述噴口有三個，噴口軸線所在豎直面與噴口中心所在過第二反應腔15豎直剖面的夾角為30度，所形成的渦流效果較佳，且所需要的噴口數(shù)比較合適，設置難度較低。

經(jīng)過處理后的氣體生成氣體粉塵混合物，一部分隨著水膜流入水箱12。進一步地，如圖1所示，所述第二反應腔14的下端設有水箱12，水膜水流直接順下，氣體則從旁路右行，圖中在第一反應腔14下部設有一個旁路，即圖中所示的冷卻沉降腔10，以構(gòu)成出氣管腔，并在出氣管腔設有噴淋管道。

圖1中，冷卻沉降管道9用于通過循環(huán)泵11向噴淋管道泵送水，而為了獲得良好的凈化效果，所述出氣管腔包括連接到第二反應腔14的水平管腔、下端連接到水平管腔出口的豎直管腔；整體與反應腔構(gòu)成一個大致的U型結(jié)構(gòu)，一方面有利于污染物的水淋去除和沉降，另一方面，有利于氣體的排出，凈化后的氣體從圖1中的排氣口7排出。

那么噴淋分為多級，首先是水平管腔設有水平噴口，從圖中的右向左噴，而豎直管腔設有向下的豎直噴口，從圖中的上往下噴。具體地，噴淋的方向是迎向氣體的走向，噴淋以水霧或者小水珠的形式噴射。

圖1中所示的是三級噴淋結(jié)構(gòu)，其中，所述豎直管腔為兩節(jié)段結(jié)構(gòu)，位于下面的節(jié)段比位于上面的節(jié)段管徑大；

其中，位于下面的節(jié)段設有第一豎直噴口，該第一豎直噴口和水平噴口通過源端連接所述水箱的循環(huán)水系統(tǒng)；

位于上面的節(jié)段配有第二豎直噴口，該第二豎直噴口連接外源性水源。

此外，在優(yōu)選的應用中還應當包含對設備的基本參數(shù)的檢測，如圖中所示的壓力表，排氣口處設有一個，以檢測排氣壓強，廢氣導入口6處設有一個，控制進氣量。

此外在一些實施例中，還包括對溫度的檢測，首先是水箱12內(nèi)的水溫的檢測，然后是反應腔內(nèi)溫度的檢測，再就是冷卻沉降腔10處的溫度檢測。