沸石转轮浓缩+直燃式焚烧炉废气处理系统改造案例

一、案例背景

案例工厂主要工序为集成电路制造，分为薄膜区，黄光区，蚀刻区，扩散区及化学研磨区等5个作业区。

厂内针对各作业区所生产的不同性质的各股废气，分别以不同管道导入后端的废气处理设备处理，再由排放口排出。其中酸碱废气分别导入洗涤塔处理排放。至于有机废气VOCS主要来自薄膜区，黄光区及扩散区，经收集导入VOCS处理系统，VOCS处理系统处理包括1套沸石转轮浓缩焚烧系统及1套备用的活性炭处理系统。

二、设计条件

案例工厂设有2套VOCS废气处理设备，1套沸石转轮浓缩系统搭配直燃式焚烧炉及1套备用活性炭处理系统。正常使用的废气处理系统设计处理量均为78.000Nm3/hr，未处理前的废气VOCS浓度为250~300ppm，废气温度25℃，设计处理效率为95%。

三、单元设计缺失

案例工厂原规划将车间废气经沸石转轮吸附浓缩后，其中风量较小的浓缩废气导入焚烧炉处理，可有效减少焚烧炉体积及燃料费用。但其原采用的直燃式焚烧炉系统，因设备老旧，其热交换效率已低于60%，且设计时并未考虑废气中有机物所能提供的热值，所以造成操作燃料成本偏高。

四、改善方案与效益

针对效率较低的沸石浓缩转轮搭配直燃式焚烧炉的废气处理系统，经多方面评估后，如果辅以蓄热介质及考虑废气中有机物所能提供的热值，则其热回收效率将可达到90%以上，有效降低燃料的需求量。案例工厂决定增设1套沸石转轮搭配蓄热式焚烧炉设备，虽然其初设成本相较于原设备较高，但设备回馈年限不到一年，并将原设备作为备用设备如表1。

1. 设备处理的原理比较

处理技术说明

沸石转轮浓缩+直燃式焚烧炉VOCs废气经转轮处理后，根据所设计的浓缩比例（以12倍为例），其中11/12的风量经浓缩处理后直接排入大气中，效率可达95%以上；其余的1/12风量废气，经浓缩后进入直燃式焚烧炉（TO）处理，热回收效率65%以上，以燃烧机明火730℃高温，将VOVs转变为CO2及H2O。

沸石转轮浓缩+蓄热式焚烧炉VOCs废气经转轮处理后，根据所设计的浓缩比例（以12倍为例），其中11/12的风量经浓缩处理后直接排入大气中，效率可达95%以上；其余的1/12风量废气，经浓缩后进入蓄热式焚烧炉（RTO）处理，热回收效率90%以上，以燃烧机明火900℃高温，将VOVs转变为CO2及H2O。

2. 增设沸石转轮搭配蓄热式焚烧炉VOCs处理设备，有效降低燃料消耗费用其规格资料详表2参数表。

项目

处理风量（Nm3/hr）VOC处理浓度转轮尺寸

浓缩比RTO炉型式操作温度

设计参数78000250~300ppm@ch44200mm11：1双槽式800~900℃

3. 在实际操作上，使用燃料的比较详表3所示，VOCs未处理前浓度为3.430ppm，经处理后浓度为186ppm，去除率为94.6%【（3.430-186）/3.430=94.6%】，详表4所示。

表3燃料使用比较表

系统种类燃料平均使用量（Nm3/hr）燃料费用（元/年）

沸石转轮浓缩+直燃式焚烧炉21.8—–

沸石转轮浓缩+蓄热式焚烧炉5.1—–

表4处理前后VOCs检测结果

项目处理前处理后去除率

检测结果3.430ppm186ppm94.6%

排放标准———-90%

4. 由上述结果可发现，使用沸石转轮浓缩+蓄热式焚烧炉的燃料使用量约为沸石转轮浓缩+直燃式焚烧炉的1/4，对企业节省运营成本的支出将有非常大的帮助。