[发明专利]工业废气的动态氧化

说明书

技术领域

本发明涉及降低或消除有害气体排放的方法和设备。污染的气体被分解、清洁和中和。本发明特别涉及适用于全球变暖气体和其它难于分解的其他。这些气体包括全氟化碳(PFC)、四氟甲烷(CF₄)、六氟乙烷(C₂F₆)和许多其它消耗臭氧层的全球变暖和温室气体。本发明也可以通过除去三氢化砷(AsH₃)或三氢化磷(PH₃)等气体，从而用于分解半导体工艺中排放气流的分解。清洁、中和和分解这些类型的气体需要高温。

背景技术

现有系统不能提供足够的热有效清除排出气流中的全球变暖气体。以前的气体清洁系统包括被控的分解/氧化(CDO)及其它。这些以前的系统性能效率低，设备维修期间停工时间长。在工业中，如半导体工业，对气体清洁系统存在巨大的需求，从而符合环境排放的法律和法规。

现有气体清洁系统中使用了加热器。不过，加热器不能完全加热所有的气体，而且加热器变脏，不能有效传递热量。它们也对颗粒状的污染物或反应产物不堪重负，从而影响了气体自由穿过清洁系统。加热器和空腔的定期清洗是必要的，从而不得不停止系统的动作，或者将处理设备从生产线拿下，这就需要连个系统和更多的花费。如果这些系统不进行清洗，则污染气体会排放出来。

因此，需要改进的设备和系统，用于污染气体的处理方法和设备，以清洁加热器隔间。还需要改进的设备和系统，用于中和、清除和清洁化学工艺中的气体和废气。还需要改进的系统，其能有效的中和化学工艺中排放的气体、有害组分和污染物。该系统应该确保完成或基本完成气流中任何污染气体的中和与清除。还需要该系统是简单和便宜的，易于建设和操作，操作时不需要燃料源。所需要的系统要能够每分钟处理含有污染气体的气流，其中污染气体的体积含量从痕量到几十至几百升。

发明内容

发明概述

本发明提供一种通过将可燃气体在升高到自燃温度、对其进行动态氧化的设备和方法。该新发明将可燃气体升至自燃温度，并从几乎和可燃气体垂直的方向输入含有氧化剂如氧气的空气和气体。该方法允许可燃气体自动点燃，并使其在超过环境氧化性气体的情况下进行动态氧化，从而在没有加速氧化或爆炸的风险下实现完全氧化。

该新发明包括将易燃的或可燃的工业废气进行合并，并加热到高于自燃温度(AIT)，并对加热的气体进行动态氧化，从而使气体进行受控的燃烧。在这个过程中，加热的气体似乎是自燃的(实际不是)。

一热单元在一空腔内加热有害的废气流至升高的温度，即600℃至1800℃之间，优选为900℃至1200℃，直至约2000℃或2000-3000F，或更高，此时气体变成自燃的。热气体在暴露于空气或其它氧化性气体时自燃。空气横向供给高热并能自燃的气流。加热的气体在接触到空气时能自燃。快速扩散的燃烧产物和进来的空气产生扰动，完成混合过程，并完成可燃气体的燃烧。在扰动混合时的过量空气确保自燃，并在温度降低到不可燃之前完成热的自燃气体的燃烧。扰动确保了加热的废气流完全燃烧。

通过重力和机械分离的方法从加热的进气、加热管、最终的气体产品和过量的空气中除去颗粒。最终的氧化气体、燃烧产物和已冷却的气体，通过重力、旋风分离器、过滤器或冷却的洗涤器进行颗粒的分离，并将冷却的燃烧产物通过冷却的排气管或喷雾器进行排出。

在排气中是纯的无害气体。

废气加热腔内的高温电极在无氧环境中迅速加热废气。气体的加热导致颗粒和炭吸附到加热管上。加热管定期进行剐蹭。剐蹭的颗粒落入罐中。燃烧最终的产品在过量的空气和冷却盘管中冷却。

气体快速氧化形成的颗粒落入罐中。该颗粒从最终的气体产品中过滤，或在旋风分离器中除去。

有害气体的动态氧化包括将有害气体引入到一个空腔内，在该空腔内加热气体至自燃温度，向加热的气体输入氧气，有害气体和氧气一起自燃，燃烧有害气体，得到无害的燃烧气体产物。冷却燃烧产物，在排出冷却和清洁的燃烧产物之前，从燃烧产物中除去颗粒物。

有害气体用深入到空腔内的棒或圆柱体进行加热。棒或圆柱体部分延伸到空腔内。在靠近或在空腔的开口端将氧气引入到加热的气体。在一个实例中，在空腔的开口端之前，在空腔中向加热的气体引入氧气。

向空腔中引入有害气体进一步包括，在靠近空腔封闭端，通过多个进口引入有害气体。可以在空腔内将可燃气体加入到有害气体中。燃烧产物的冷却包括向燃烧产物中输入冷却空气。以一个角度输入冷却气体实现燃烧产物中颗粒物的清洁，在旋风分离器中产生旋风，并收集从旋风中分离出来的颗粒。