工艺废气系统--洗涤塔篇

1.关于工艺废气

 

废气是指人类在生产和生活过程中排出的有毒有害的气体，严重污染环境和影响人体健康。在半导体或光电产业制造生产过程中，使用了大量的易燃溶剂、气体及化学品，这些化学物质大多对人体是有害的，甚至多种化学物质发生化学反应之后，会产生令人不可预期的化学物质，而存在这些化学物质的空气便为有害的工艺废气。其次，同样于生产制程中，机台本身并无上述化学品的使用，但仍可能产生高温、水气、粉尘等会影响制程洁净环境的物质，这类则可称为无害性工艺废气。

 

将上述的制程废气收集、处理、排放的过程，称为工艺废气处理。

按照工艺废气处理气体的类型一般可以将废气处理系统分为以下几个类别：

（1）、一般排气系统（GEX）

（2）、酸排气（SEX）/碱排气（AEX）系统

（3）、有机排气系统（VEX）

（4）、粉尘排气系统（CVD）

有些企业还会涉及到一些毒气、易燃易爆、恶臭及氮氧化物的排气系统，有兴趣的可以通过别的渠道了解学习，本次我们主要介绍一下酸碱废气处理过程中的核心设备--洗涤塔。

2.关于洗涤塔

 

对于含有酸性/碱性物质的废气，大都采用大型洗涤式中央废气处理系统进行处理。中央废气处理系统的核心设备是一种采用水洗式的洗涤塔，主要为酸碱中和反应：

NaOH+HCI=NaCI+H₂O

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

NaOH+HNO₃=NaNO₃+H₂O

（1）、洗涤塔的定义：

我们把使用循环水喷淋到填充料中来去除废气的设备称之为洗涤塔，又叫净化塔。

（2）、洗涤塔的处理原理:

洗涤塔是利用废气(如H₂SO₄、HCL、NH₃等)能溶于水的性质，用水作为吸收介质来将废气溶解在水中或化学中和（包括氧化还原等）而达到一定的去除效率的设备。也就是用水去阻挡、加药中和、溶解稀释废气，使经过洗涤塔设备的废气浓度和排放量减少到一定程度，并达到环保排放标准。

（3）、洗涤塔的结构说明（分类）：分为立式塔和卧式塔两种。
立式洗涤塔如下所示：

 

立式洗涤塔示意图

 

立式洗涤塔原理示意图

优点：

1、占地面积小。

2、效率比卧式塔高

3、循环水量比卧式塔少。

4、除雾效率比卧式塔好。

缺点：

1、高度受限制区域不能放置。

2、高度比卧式高。

3、操作及检修不如卧式塔方便。

应用：

1、常放置在地面或屋面高度不限制的地方。

2、吹脱塔等宜采用逆流操作的塔为立式。

卧式洗涤塔如下所示：

 

卧式洗涤塔示意图

 

卧式洗涤塔原理示意图

优点：

1、操作及检修方便。

2、接风管及配管方便

3、放置位置不受高度限制。

4、压损比立式稍小。

缺点：

1、效率比立式塔稍低。

2、循环水量比立式稍大。

3、气流易发生乱流而未经填料。

4、除雾器挡水效果不及立式。

应用：

1、不受空间限制可放置在室内和室外。

2、适用多塔并联系统。

3、应用在电子工业较多。

洗涤塔部件功能介绍

 

洗涤塔结构示意图

A、洗涤塔本体，由FRP（耐酸碱）材料制作成型，立式为圆形，卧式为方形。

B、循环水系统:由循环水泵、配套管路、喷嘴组成。循环水泵抽取塔底部水箱内的水经由外部PVC管道输送进塔内部喷洒层水管，通过喷嘴雾化喷洒到填料上。使整个填料湿润，废气在填充层内与水雾相撞，溶解，并与加入的药液进行化学反应。

C、填充料有两层。一是填充层，二是除雾层。填料是具有巨大比表面积和大的空隙率的介质，洒下来的大水滴撞击到多孔状的填充材成小水珠，小水珠再撞击成更小珠而形成水雾，这些水雾分布在填充料的表面及间隙里，形成一道水雾屏障增大了接触吸收废气的机率除雾层填料或丝网垫用来阻挡气流中的大液滴。

D、喷嘴:将有喷淋液雾化均匀喷洒到填料上。(每个塔内分布若干个喷嘴)

E、水箱，同本体材质(FRP)，其容量提供循环水泵3分钟之抽取量。内部设2道过滤网过滤水中杂质，防止杂质进入水泵，需要定期清洗。

F、检视及维修孔:供人员进出维修及填料的卸出或填入。

G、进排水法兰及流量控制装置。洗涤塔设定一定的排污率，定时定期排污水，并补充水和化学药品使循环吸收持续进行。

H、进出风口对接风管及风机形成抽风通道。使废气源源不断进入塔内处理后排放。

洗涤塔废气处理过程

洗涤塔对废气的净化是通过调整排气洗涤塔循环水的pH值来实现的，淋洗塔内物理吸收废气中的污染物是一个不稳定的可逆过程，在淋洗过程中很容易再被脱附出来，因此需要使用酸碱中和反应来对废气中存在的污染物进行处理。在酸性废气处理过程中发现，当pH低于7.6时，即使将循环水的电导度调至低于5 ms/cm，系统的处理效率仍然不超过60%;而当pH值高于8时，系统处理效率通常高于90%;当pH值达到10时，系统处理效率甚至超过99%。因此控制pH值是保证系统处理效率的关键参数。虽然酸性排气洗涤塔，pH值越高处理效率越好，但实际运行中pH过高会增加运行成本，并会产生结晶等问题，危及生产安全，因此pH值通常控制在8~I0同样，对于碱性排气洗涤塔 ，pH值通常控制在 3~6。

 

PP酸碱洗涤塔废气洗涤塔示意图

在系统实际操作运行中发现，影响系统处理效率的另一个主要因素是循环水量的问题。洗涤塔在连续运转一定时期后(一般为6个月)开始出现处理效率下降，即使调高pH值也收效甚微，原因在于洗涤塔循环水中的盐类很容易在喷嘴处形成结晶，造成堵塞，使循环水量下降，而水量不足使得废气和水不能充分接触，因而影响系统的处理效率。因此运行中要把洗涤塔循环水的电导度严格控制在20 ms/cm 以下，减少盐类堵塞喷嘴的情况，定期对喷嘴进行清理，对循环水泵和淋洗塔进行保养，将循环水压力控制在1.5X105 Pa以下，保证充足的循环水量。

洗涤塔的使用范围

洗涤塔适用范围：

1、各种有害气体如苯、甲苯、二甲苯、H₂S、SO_X、NO_X、NH₃、氯化氢、氯气等气体之处理；

2、污水处理场、垃圾中转站、污泥处理场和餐厨垃圾处理场之除臭装置；

3、半导体光电业之制程排气处理；

4、垃圾填埋场之渗出水贮留池废气处理:

5、焚化炉及工业炉等排放之废气处理；

6、电镀工厂(电镀、酸洗、浸镀作业)废气处理；

7、喷漆房、印刷电路板工厂废气处理；

8、机械加工厂油雾废气处理。