沸石轉輪濃縮+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)，擴散區(qū)及化學研磨區(qū)等5個工作區(qū)。
廠內針對各工作區(qū)所生產的不同性質的各股廢氣，分別以不同管道導入后端的廢氣處理設備處理，再由排放口排出。其中酸堿廢氣分別導入洗滌塔處理排放。至于有機廢氣VOCS主要來自薄膜區(qū)，黃光區(qū)及擴散區(qū)，經收集導入VOCS處理系統(tǒng)，VOCS處理系統(tǒng)處理包括1套沸石轉輪濃縮燃燒系統(tǒng)及1套備用的活性炭處理系統(tǒng)。
二、設計條件
案例工廠設有2套VOCS廢氣處理設備，1套沸石轉輪濃縮系統(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℃，設計處理效率為95%。
三、單元設計缺失
案例工廠原規(guī)劃將車間廢氣經沸石轉輪吸附濃縮后，其中風量較小的濃縮廢氣導入燃燒爐處理，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)，因設備老舊，其熱交換效率已低于60%，且設計時并未考慮廢氣中有機物所能提供的熱值，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輪搭配直燃式燃燒爐的廢氣處理系統(tǒng)，經多方面評估后，如果輔以蓄熱介質及考慮廢氣中有機物所能提供的熱值，則其熱回收效率將可達到90%以上，有效降低燃料的需求量。案例工廠決定增設1套沸石轉輪搭配蓄熱式燃燒爐設備，雖然其初設成本相較于原設備較高，但設備回饋年限不到一年，并將原設備作為備用設備如表1。
1. 設備處理的原理比較
處理技術說明
沸石轉輪濃縮+蓄熱式燃燒爐 VOCs廢氣經轉輪處理后，根據(jù)所設計的濃縮比例（以12倍為例），其中11/12的風量經濃縮處理后直接排入***氣中，效率可達95%以上；其余的1/12風量廢氣，經濃縮后進入蓄熱式燃燒爐（RTO）處理，熱回收效率90%以上，以燃燒機明火900℃高溫，將VOVs轉變?yōu)镃O2及H2O。
2. 增設沸石轉輪搭配蓄熱式燃燒爐VOCs處理設備，有效降低燃料消耗費用其規(guī)格材料詳表參數(shù)表。
項目
處理風量（Nm3/hr） VOC處理濃度 轉輪尺寸
濃縮比 RTO爐型式 操作溫度
設計參數(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）
沸石轉輪濃縮+直燃式燃燒爐 21.8 -----
沸石轉輪濃縮+蓄熱式燃燒爐 5.1 -----
表4處理前后VOCs檢測結果
項目 處理前 處理后 去除率
檢測結果 3.430ppm 186ppm 94.6%
排放標準 ----- ----- 90%
4. 由上述結果可發(fā)現(xiàn)，使用沸石轉輪濃縮+蓄熱式燃燒爐的燃料使用量約為沸石轉輪濃縮+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。
