在半导体设备中,Scrubber即尾气处理设备,也称为洗涤塔,是半导体、面板及太阳能电池等行业中不可或缺的关键设备。
用于处理生产过程中产生的如酸性气体、碱性气体、有机废气、反应性气体、重金属气体以及温室气体等有害性气体。
详细介绍如下:
• 结构:
• 塔体:通常为圆柱形或方形结构,由耐腐蚀材料制成,以承受废气处理过程中可能产生的化学腐蚀。其内部设有多层填料或吸附层,用于增加废气与洗涤液或吸附剂的接触面积,提高处理效率。
• 进气口:位于Scrubber的顶部或侧面,用于接收来自生产过程的废气。通常设计有防倒灌装置,以防止洗涤液或吸附剂逆流进入生产系统。
• 排水系统:用于排出反应后的废液,通常包括排水口、排水管道和废水处理装置等,以确保废水在排放前达到环保标准。
• 排气口:位于Scrubber的顶部或侧面,用于排放处理后的废气。
通常设置有监测装置,以实时检测排放废气的成分、浓度和压力等,确保排放符合环保标准。
• 控制系统:用于控制Scrubber的运行状态和参数,如洗涤液的流量、温度、排气压力等,通常采用PLC,实现Scrubber的稳定运行和高效处理。
• 原理:不同类型的Scrubber工作原理有所不同。
• 湿式洗涤塔:利用酸、碱等中和剂以及氧化剂(如锰酸钾KMnO_4)的吸收法,让废气与洗涤液充分接触,使其中的有害成分被洗涤液吸收,从而达到净化的目的,可分为多孔板式、喷雾式、jet scrubber式等。
• 干式洗涤塔:包括吸着式和触媒吸收法。吸着式利用化学品进行氧化还原处理,适合处理不易水解或吸着的氟系化合物,通过吸附剂吸附废气中的有害物质;
触媒吸收法则通过催化剂促进化学反应,使废气中的成分在催化剂作用下发生反应,转化为无害或易处理的物质,提高处理效率。
• 燃烧+水洗式:对于高浓度、大流量的废气,先采用燃烧式Scrubber将废气燃烧成易于处理的化合物,如使用天然气直接燃烧尾气,再由湿式洗涤塔进一步吸附处理燃烧后产生的气体。
• 产物:处理后的产物主要是净化后的气体和吸收了有害物质的废液。
净化后的气体符合环保排放标准,可以排入大气;废液则含有被吸收的酸性、碱性、有机或重金属等物质,需要进一步进行废水处理,以达到排放标准后再排放。
半导体设备的Scrubber常见故障如下:
1. 洗涤液相关故障
• 液位异常:
• 液位过低:可能是因为补液系统故障,如补液泵损坏、补液管道堵塞或破裂,导致洗涤液无法正常补充。这会使得废气中的有害物质不能充分被洗涤液吸收,降低处理效率,甚至可能使部分废气未经处理就排出。
• 液位过高:通常是排水系统出现问题,像排水泵故障、排水管道堵塞等。液位过高可能会导致洗涤液进入进气管道,损坏前端的生产设备。
• 洗涤液污染:长时间使用或者洗涤液与废气中的某些物质发生异常反应,可能会导致洗涤液成分改变,如酸碱度失衡。这会影响洗涤液对废气的吸收和反应能力,降低处理效果。
2. 气体流量与压力问题
• 进气流量异常:
• 进气量过大:可能是前端生产设备的工艺参数改变或者进气管道上的阀门故障,导致进入Scrubber的废气量超过设计容量。这会使废气在Scrubber内的停留时间不足,无法充分处理。
• 进气量过小:进气管道堵塞、前端生产设备故障或者进气风机故障都可能导致进气量不足。这样会造成资源浪费,因为Scrubber的处理能力没有得到充分利用。
• 压力异常:
• 内部压力过高:可能是排气管道堵塞或者排气风机故障,导致废气不能顺利排出。过高的压力可能会损坏Scrubber的塔体结构,甚至引发安全事故。
• 内部压力过低:进气不足或者设备密封不良都可能导致内部压力过低。这会影响废气在设备内的正常流动和处理效果。
3. 内部构件损坏
• 填料损坏:填料是增加废气与洗涤液接触面积的关键部件。长期受到废气冲刷、化学腐蚀或者温度变化影响,填料可能会破碎、变形或者堵塞。这会降低废气与洗涤液的接触效率,影响处理效果。
• 喷头堵塞或损坏:在湿式Scrubber中,喷头负责将洗涤液均匀喷洒。如果喷头被杂质堵塞或者因腐蚀、磨损而损坏,洗涤液就不能均匀分布,会导致局部废气无法充分处理。
4. 电气控制系统故障
• 传感器故障:如液位传感器、流量传感器、压力传感器等出现故障,会导致控制系统无法获取准确的运行参数,从而不能对设备进行有效控制。
• 控制电路故障:电路老化、短路、过载等问题可能会使控制系统无法正常工作,影响设备的正常运行和处理效率。
以下是国内外Scrubber的一些代表制造厂商:
• 国外厂商:
• 爱德华公司:在半导体专用工艺废气处理设备领域有较高知名度,是该领域的国外主要厂商之一。
• 戴思公司:同样是半导体专用工艺废气处理设备方面的国外重要厂商,与国内的京仪装备等企业存在市场竞争关系。
• Wartsila:全球船舶洗涤器的核心厂商之一,在船舶尾气处理等领域技术领先。
• Alfa Laval:在船舶洗涤器以及其他工业洗涤设备方面表现突出,产品种类丰富,市场份额较大。
• Yara Marine Technologies:专注于船舶洗涤器的研发与生产,其技术和产品在行业内有一定影响力。
• 国内厂商:
• 京仪装备:集研发、生产和销售为一体的高端装备制造企业,是目前国内极少数实现半导体专用工艺废气处理设备规模装机应用的设备制造商,产品已广泛用于长江存储、中芯国际等国内主流集成电路制造产线。
• 盖斯帕克气体应用技术有限公司:可提供能处理易燃可燃性气体的燃烧/水洗/等离子废处理柜Scrubber。
• 安徽诚荣电气制造有限公司:提供local scrubber裂解废气处理电源。