废气处理装置 【技术领域】
本发明涉及一种废气处理装置，特别是有关于一种结合超音波二相流喷雾加湿器的废气处理装置，以达到有效地去除废气中污染物的目的。
背景技术
目前一般半导体厂房主要是利用一湿式洗涤设备来处理其所产生的含有有机或无机污染物的废气，例如HF、HCl、HBr及NH3等，而此种湿式洗涤设备一般是采用一填充式洗涤塔。
如图1所示，是一现有的填充式洗涤塔1的内部构造图。在填充式洗涤塔1的底部具有一水槽12，在水槽12中的水可由一抽水泵14被抽打至填充式洗涤塔1的上方，并由多个喷水孔16而被向下喷洒，然后，此向下喷洒的水会经过设置于填充式洗涤塔1中间的多个拉西环(packing)18后再向下流入水槽12中。当废气经管路20进入填充式洗涤塔1中时，废气会向上通过设置于填充式洗涤塔1中间的多个拉西环18，此时从喷水孔16所喷洒出的水也会向下流经拉西环18，由于拉西环18的功能是用来增加水和废气的接触面积，故废气中的部份污染物在被水吸附后会流入水槽12中，如此即完成一个清洗循环，而其余废气则会经位于填充式洗涤塔1顶部的排气孔22而排出。
然而，此种现有的填充式洗涤塔1处理废气的方式仅是借助水滴来吸附废气中的污染物，即使配合拉西环18也无法真正有效地扩大废气与水的接触面积，以使废气中的污染物有效地被水吸附，故废气在经填充式洗涤塔1处理后，其污染物的含量仍相当高，并仍会对于周围环境造成相当程度的伤害。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的是提供一种废气处理装置，能够有效地去除废气中污染物。
本发明基本上采用如下所详述地特征来解决上述的问题。也就是说，本发明适用于处理含有污染物的废气，并且包括一填充式洗涤塔；一进气管，连接于该填充式洗涤塔，其中，该废气经该进气管流入该填充式洗涤塔中；一超音波二相流喷雾加湿器，设置于该进气管中，用以产生一细微水雾，其中，该废气中的该污染物被该细微水雾所吸附；以及一排气管，设置于该填充式洗涤塔上，用以排出该废气。
同时，根据本发明的废气处理装置，该超音波二相流喷雾加湿器更具有一文式管。
又在本发明中，该超音波二相流喷雾加湿器还具有一进水口，用以输入一水流，该超音波二相流喷雾加湿器借助高压空气经过该文式管来直接撞击该水流，以产生一中间水雾。
又在本发明中，该超音波二相流喷雾加湿器还具有一超音波共振放大器，该中间水雾直接撞击该超音波共振放大器，以产生该细微水雾。
又在本发明中，该填充式洗涤塔还具有一水槽，设置于该填充式洗涤塔的下方。
又在本发明中，还包括一抽水泵，连接于该水槽以及该填充式洗涤塔的上方，其中，该水槽中的水是借助该抽水泵而被抽打至该填充式洗涤塔的上方。
又在本发明中，该填充式洗涤塔还具有多个拉西环，设置于该填充式洗涤塔中，并且位于该水槽的上方。
又在本发明中，该填充式洗涤塔还具有多个喷水孔，设置于该多个拉西环上，该水槽中的水是经该多个喷水孔而喷洒于该多个拉西环上。
本发明的有益效果是，在废气进入填充式洗涤塔之前，先借助超音波二相流喷雾器所产生的细微水雾来吸附废气中的污染物，然后再由填充式洗涤塔的洗涤，如此能确实有效地清除废气中的污染物。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特描述一较佳实施例并配合附图做详细说明。
【附图说明】
图1是现有的填充式洗涤塔内部构造示意图；
图2是本发明的废气处理装置的内部构造示意图；
图3是本发明采用的超音波二相流喷雾加湿器的构造示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 现有的填充式洗涤塔
12 水槽
14 抽水泵
16 喷水孔
18 拉西环
20 管路
22 排气孔
100 废气处理装置
110 填充式洗涤塔
112 拉西环
114 水槽
116 喷水孔
120 进气管
130 超音波二相流喷雾加湿器
131 文式管
132 进水口
133 出口
134 超音波共振放大器
140 排气管
150 抽水泵
S1、S2、S3采样口
【具体实施方式】
如图2所示，本实施例的废气处理装置100主要包括有一填充式洗涤塔110、一进气管120、四个超音波二相流喷雾加湿器130以及一排气管140。进气管120连接于填充式洗涤塔110，而废气经进气管120流入填充式洗涤塔110中。四个超音波二相流喷雾加湿器130设置于进气管120中，在本实施例中，每一个超音波二相流喷雾加湿器130与进气管120壁面的距离均为150mm。同时，相对二超音波二相流喷雾加湿器130间的距离为500mm。此外，排气管140是设置于填充式洗涤塔110的顶部，用以排出经处理过后的废气。
此外，在填充式洗涤塔110的下方还具有一水槽114，以及在填充式洗涤塔110中还设置有多个拉西环112。另外，一抽水泵150连接于水槽114以及填充式洗涤塔110的上方。
接下来将先说明超音波二相流喷雾加湿器130的构造及工作方式。如图3所示，压缩空气沿箭头A所示的方向进入超音波二相流喷雾加湿器130的文式管131中，而水则是沿箭头B所示的方向从进水口132流入。压缩空气会直接撞击水流以使水产生第一次雾化，并由出口133以接近声速的超高速度喷出已雾化的小水珠及气泡，然后再直接撞击设置于出口133处的超音波共振放大器134，并产生超音波共振现象使已形成的微小而破碎的水珠受到超音波震荡的影响，再一次将微小的水珠破碎化，因而形成更多微小的水雾，此为第二次雾化。
在理论上，一般管流中滴径等于dp的细微水滴对于周围无机污染物的去除能力，基本上可以利用下列公式求得：
dCgdt=-πdp2NKc(Cg-CaqQlQgH*)---(1)]]>
dCaqdt=6KcdpRT(CgQgQl-CaqH*)---(2)]]>
其中，Cg、Caq分别为管流空气中及细微水滴中的无机污染物浓度(ppb)，N为管流中水滴的数量，Kc为质传系数(m/sec)，Ql和Qg则分别为管流中的液体及气体的流量(1pm)。至于H*则为各污染物的有效亨利系数，而有效亨利系数的数值则与各污染物的亨利常数及水中解离平衡常数(K1、K2)的大小有相当的关系。基本上，HF、HCl、HNO3、NH3及S(IV)的有效亨利系数可由下式表示：
H*HNO3,HCl,HF=HHNO3,HCl,HF(1+K1[H+])---(3)]]>
H*NH3=HNH3(K1[H+]Kw)---(4)]]>
H*S(IV)=HSO2(1+K1[H+]+K1K2[H+]2)---(5)]]>
至于管流中不同粒径分布及数量之细微水滴，对于去除周围污染物的百分比p％所需要的时间tp，可以由下式表示：
tp=-1αln(1-p%)---(6)]]>
其中，α为污染物的去除系数(Scavenging coefficient)，可以由下式表示：
α=∫0.1∞πdp2KcNf(dp)ddp---(7)]]>
另外，f(dp)则表示水滴在不同粒径下的粒径分布比率，可以由下式表示：
f(dp)=12πdplnσgexp(-(lndp-lnCMD)22(lnσg)2)---(8)]]>
其中，σg为水滴分布的几何平均粒径(GSM)，CMD则为管流中水滴的数目平均粒径。
如图2所示，当废气以箭头所示的方向由进气管120输入时，由超音波二相流喷雾加湿器130所喷出的细微水雾便会先将废气中的无机污染物(例如HF、HCl、HBr及NH3等)吸附起来，在此，超音波二相流喷雾加湿器130的细微水雾喷出方向是与废气流入方向相同。接着，废气连同含有无机污染物的细微水雾会继续被输入至填充式洗涤塔110中，并向上通过设置于其中的多个拉西环112。同时，水槽114中的水由抽水泵150而被抽打至填充式洗涤塔110的上方，并经多个喷水孔116而被喷洒于拉西环112上。然后，含有无机污染物的细微水雾会与喷洒于拉西环112上的水滴再次结合，并会因为水滴的重力而落入至水槽114中。至于其余的空气或经此废气处理装置100所处理过后的废气则会向上经排气管140排出至外界。
为了验证本发明的废气处理装置100所具有的污染物去除功能，在废气处理装置100上分别设置有三个采样口S1(超音波二相流喷雾加湿器130之前)、S2(进气管120与填充式洗涤塔110的交界处)及S3(填充式洗涤塔110的排气管140处)，如图2所示，以分别测量污染物浓度，并将测量数据显示于表一中。
表一：废气污染物浓度的测量值
Pwater＝2Kg/cm2 Pair＝3kg/cm2S1S2S3HCL51.9824.7317.79NH3237526.284778.072475.38F-498.9069.314.23NH4+879.50668.61617.21
单位：μg/m3(F-，NH4+)；ppb(HCL，NH3)
如表一所示，当进入超音波二相流喷雾加湿器130中的水流压力与空气压力分别为2kg/cm2及3kg/cm2时，废气在通过超音波二相流喷雾加湿器130后，并在进入填充式洗涤塔110之前，废气中之污染物(HCl、NH3、F-及NH4+)浓度即已大幅减低。故废气在由填充式洗涤塔110的洗涤处理后，其排出的污染物浓度会更为降低。由此可知，本发明的废气处理装置100的废气处理方式与仅使用现有的填充式洗涤塔的废气处理方式相比，确实具有提高污染物去除的功效。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但是并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所作出的等效结构变换，均包含在本发明的专利范围内。