一种无焰低温燃烧器及其使用方法与流程

本发明涉及有害气体处理，具体为一种无焰低温燃烧器及其使用方法。

背景技术：

1、半导体行业相关产品如芯片制造中，各阶段都会产生不同的废气，例如：薄膜沉积工艺的热氧化工艺中产生含有未反应的含卤素氧化剂的酸性废气，cvd工艺产生含有sih4、sicl4、sih2cl2、ph3、hf、hcl、nh3等的废气，刻蚀工艺会产生酸、碱、有机废气，还包括一些气态副产物(如h2、no、nh3等)，掺杂工艺会产生含磷烷、砷烷的酸性废气等。这些尾气普遍具有有毒、易燃等性质，处理不当会产生严重的安全事故，造成严重的经济损失，还会对环境造成严重污染。

2、现有的半导体尾气处理设备基于原理的不同被划分为多种不同类型，如燃烧式尾气处理设备、等离子尾气处理设备、电加热尾气处理设备等。其中，现有的燃烧式尾气处理设备是通过燃烧室内高温火焰使尾气得到充分燃烧，不仅存在尾气在燃烧室燃烧不均匀、不充分的问题，而且存在较大范围的明火，安全性差。因此，现有技术还有待进一步发展。

技术实现思路

1、本发明公开了一种无焰低温燃烧器及其使用方法，它解决了现有技术中尾气燃烧器存在的尾气燃烧不均匀、不充分且有大范围明火的技术问题，具有结构合理、燃烧均匀性好、无大范围明火且有利于充分燃烧的技术效果。所采用的技术方案如下：

2、一种无焰低温燃烧器，包括燃烧筒、保温套筒和外筒，所述燃烧筒围合形成燃烧室，所述燃烧筒内壁面包括金属纤维毡层，所述保温套筒套设于燃烧筒外以起保温作用，所述外筒套设于保温套筒外且与保温套筒之间形成上下密闭的环形进气腔，所述环形进气腔可与外部气源连通，且所述保温套筒和燃烧筒被设计为，所述外部气源供给的燃烧材料可穿经保温套筒和燃烧筒进入燃烧室内。

3、在上述技术方案的基础之上，所述金属纤维毡通过金属纤维丝烧结制成且可耐800～1450°高温，所述金属纤维毡的孔径沿径向方向自外而内渐小。

4、在上述技术方案的基础之上，所述金属纤维毡的孔隙率为85～95％，且所述金属纤维毡的孔径大小为3～20μm。

5、在上述技术方案的基础之上，所述金属纤维毡包括钨合金。

6、在上述技术方案的基础之上，所述保温套筒包括耐高温玻璃棉层。

7、在上述技术方案的基础之上，所述保温套筒还包括铁铬铝纤维布层，且所述耐高温玻璃棉层与铁铬铝纤维布层叠交错设置。

8、在上述技术方案的基础之上，。

9、在上述技术方案的基础之上，还包括点火单元，所述点火单元的点火头和外部气源与环形进气腔连通处位置对应，且所述点火单元的点火头贴近燃烧筒内壁面布置。

10、在上述技术方案的基础之上，所述外部气源连通有若干进气管，若干所述进气管周向布置且伸入至环形进气腔内，所述进气管的末端封闭，且所述进气管伸入至环形进气腔的部分开设有周向布置的若干气孔，所述进气管内的燃烧材料可经气孔进入至环形进气腔内。

11、在上述技术方案的基础之上，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器与外部控制器电性连接用于监测环形进气腔内的温度。

12、一种无焰低温燃烧器的使用方法，采用如前所述的无焰低温燃烧器，包括如下步骤：

13、监测环形进气腔的温度a1；

14、当a1温度值低于设定值a1时，外部控制器控制气源向环形进气腔内供给燃烧材料，同时在燃烧室内壁面处点燃燃烧材料；

15、燃烧材料燃烧并经过设定时间段b后，监测燃烧室中心处的温度a2；

16、当a2温度值低于或高于设定值a2时，外部控制器控制调整燃烧材料中各组分占比；

17、当燃烧材料燃烧并经过设定时间段b，且燃烧室中心处的温度a2在设定温度值范围内时，外部控制器停止调整燃烧材料中各组分占比。

18、在上述技术方案的基础之上，所述燃烧材料包括天然气和空气。

19、有益效果

20、本发明结构合理，燃烧筒围合形成燃烧室，当燃烧材料穿经燃烧筒并在贴近燃烧筒位置处被引燃时，可环向均匀地加热燃烧室，能迅速提升并稳定维持燃烧室的温度，如此待处理尾气穿经燃烧室时，有利于充分燃烧，提高尾气处理效率。

21、本发明中，燃烧筒包括金属纤维毡，金属纤维毡为疏松多孔状材质，燃烧材料穿经金属纤维毡的过程中被多次分隔为若干股气流，一方面使燃烧材料的各组分充分混匀，另一方面若干股燃烧材料在贴近燃烧筒内壁面处被点燃时，不仅每股燃烧材料形成的火苗较微小，而且还可避免产生大面积明火，极大地提高了安全性。此外，金属纤维毡的孔径沿径向方向自外而内渐小，当环形进气腔内燃烧材料在正压作用下穿经金属纤维毡过程中，燃烧材料流速放缓且多次、愈频繁地与纤维毡中的纤维丝碰撞，即燃烧材料在金属纤维毡中穿行阻力渐大，使燃烧材料在金属纤维毡贴近燃烧室处富集，如此当点燃燃烧材料时，可使燃烧材料充分燃烧，高效地释放热量以维持燃烧室的高温状态，有利于降低燃烧成本，同时可大大减少不充分燃烧生产的“黑烟”，有利于维持燃烧室的洁净状态。

22、本发明中燃烧筒外套设有保温套筒，其中保温套筒可采用玻璃棉层和铁铬铝纤维布层层叠交错布置，保温效果好，使环形进气腔内温度维持在设定温度，同时有利于维持保温套筒的结构、提高使用寿命，避免长时间使用后塌陷，此外还包括支撑筒，如骨架般制成燃烧筒和保温套筒，使燃烧材料以设定方式进入燃烧室内。

技术特征：

1.一种无焰低温燃烧器，其特征在于，包括燃烧筒(61)、保温套筒(62)和外筒(63)，所述燃烧筒(61)围合形成燃烧室(64)，所述燃烧筒(61)内壁面包括金属纤维毡层，所述保温套筒(62)套设于燃烧筒(61)外以起保温作用，所述外筒(63)套设于保温套筒(62)外且与保温套筒(62)之间形成上下密闭的环形进气腔(65)，所述环形进气腔(65)可与外部气源连通，且所述保温套筒(62)和燃烧筒(61)被设计为，所述外部气源供给的燃烧材料可穿经保温套筒(62)和燃烧筒(61)进入燃烧室内。

2.根据权利要求1所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述金属纤维毡通过金属纤维丝烧结制成且可耐800～1450°高温，所述金属纤维毡的孔径沿径向方向自外而内渐小。

3.根据权利要求2所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述金属纤维毡的孔隙率为85～95％，且所述金属纤维毡的孔径大小为3～20μm。

4.根据权利要求2所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述金属纤维毡包括钨合金。

5.根据权利要求1～4中任一所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述保温套筒(62)包括耐高温玻璃棉层。

6.根据权利要求5所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述保温套筒(62)还包括铁铬铝纤维布层，且所述耐高温玻璃棉层与铁铬铝纤维布层叠交错设置。

7.根据权利要求5所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，还包括支撑筒(66)，所述支撑筒(66)包括若干通孔且套设在保温套筒(62)外，用于支撑燃烧筒(61)和保温套筒(62)。

8.根据权利要求7所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述燃烧筒(61)和保温套筒(62)同轴地保持在支撑筒(66)内。

9.根据权利要求8所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，还包括点火单元(67)，所述点火单元(67)的点火头和外部气源与环形进气腔(65)连通处位置对应，且所述点火单元(67)的点火头贴近燃烧筒(61)内壁面布置。

10.根据权利要求9所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，所述外部气源连通有若干进气管(69)，若干所述进气管(69)周向布置且伸入至环形进气腔(65)内，所述进气管(69)的末端封闭，且所述进气管(69)伸入至环形进气腔(69)的部分开设有周向布置的若干气孔，所述进气管(69)内的燃烧材料可经气孔进入至环形进气腔(65)内。

11.根据权利要求6～10中任一所述的无焰低温燃烧器，其特征在于，还包括第一温度传感器(68)，所述第一温度传感器(68)与外部控制器电性连接用于监测环形进气腔(65)内的温度。

12.一种无焰低温燃烧器的使用方法，其特征在于，采用如权利要求1～4中任一所述的无焰低温燃烧器，包括如下步骤：

13.根据权利要求12所述的无线低温燃烧器的使用方法，其特征在于，所述燃烧材料包括天然气和空气。

技术总结本发明公开了一种无焰低温燃烧器及其使用方法，无焰低温燃烧器，包括燃烧筒、保温套筒和外筒，所述燃烧筒围合形成燃烧室，所述燃烧筒内壁面包括金属纤维毡层，所述保温套筒套设于燃烧筒外以起保温作用，所述外筒套设于保温套筒外且与保温套筒之间形成上下密闭的环形进气腔，所述环形进气腔可与外部气源连通，且所述保温套筒和燃烧筒被设计为，所述外部气源供给的燃烧材料可穿经保温套筒和燃烧筒进入燃烧室内。本发明结构合理、燃烧均匀性好、无大范围明火且有利于充分燃烧。技术研发人员：崔汉博,崔汉宽,陈刚,王占杰受保护的技术使用者：上海高笙集成电路设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24