文_李兵 北京久芯科技有限公司

1 工業(yè)酸堿排氣系統(tǒng)設計結構

某芯片廠房為了滿足生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸堿氣體的排放需求，設置了多臺處理設備，并且打造了具有系統(tǒng)性的氣體處理方案。其中酸排氣單臺風量120000CMH,11用2備；堿排氣單臺風量90000CMH，2用2備；從具體的應用流程角度來看，工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸堿廢氣，通過潔凈室內(nèi)的排氣支管排至屋面的環(huán)管，廢氣處理設備并聯(lián)在環(huán)管上，廢氣先通過洗滌塔水洗及酸堿中和，然后進入排風機，最后通過煙囪排放。

2 工業(yè)酸堿排氣系統(tǒng)管路及設備常見安裝問題

2.1 腐蝕性問題

腐蝕性問題是酸堿排氣系統(tǒng)面臨的主要問題。工業(yè)生產(chǎn)排放的酸堿氣體具有一定的腐蝕性，在設計系統(tǒng)的過程中，要確保整體的管道系統(tǒng)具有密封性，避免酸堿氣體泄漏對員工的身體健康造成影響；其次還需要注意確保管路本身有著較強的耐腐蝕性，一旦管路本身被氣體腐蝕，便有可能導致泄漏發(fā)生。

在綜合考量消防及耐腐蝕等需求的條件下，現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)通常將SUS304內(nèi)襯耐腐蝕涂層的管道用來設計作為酸堿廢氣的排放管路，此項目采用的涂層為ECTFE，這種涂層具有優(yōu)秀的耐腐蝕性和抗?jié)B透性，可以有效地阻斷廢氣中的酸堿物質(zhì)對不銹鋼風管的腐蝕；風管均為專業(yè)廠商在工廠內(nèi)加工完成的成品管道，風管兩端配有法蘭，到達施工現(xiàn)場后通過螺栓進行拼裝，為了防止廢氣和管道內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水從拼裝的法蘭處滲漏，法蘭本體也需要有涂層包覆，兩片法蘭中間要采用耐腐蝕的PTFE(聚四氟乙烯)墊片進行密封。

2.2 防震問題

工業(yè)廢氣的排放量較大，風機和管路的體量也會比較大，本工程中酸排處理系統(tǒng)最大的管徑為2000mm，且設置在屋面上，這就導致在常規(guī)使用的過程中不僅要考慮風機運行產(chǎn)生的震動，也要考慮外界環(huán)境(如季節(jié)性大風)的影響，因此設備和管道的固定及減震便成為了需要考慮的重要問題。半導體生產(chǎn)設備在運轉(zhuǎn)過程中，對震動的精度要求非常高，所以屋面排氣系統(tǒng)的設備及管路在安裝前，均需要經(jīng)過專業(yè)的防微震設計，提前規(guī)劃好安裝位置，選用合適的減震基座和管道減震彈簧，這樣才能在確保系統(tǒng)本身穩(wěn)定運行的基礎上同時滿足廠房內(nèi)生產(chǎn)設備運轉(zhuǎn)的需求。

2.3 監(jiān)測問題

酸堿氣體排放本身需要進行無害處理，在這個過程中涉及到了大量的化學處理環(huán)節(jié)。在處理的過程中需要結合洗滌塔實際的運行狀態(tài)進行補水排水作業(yè)，同時也要結合具體的pH值進行藥劑的補充。這就要求設備的監(jiān)測儀表安裝位置必須要滿足實際的測量需求，這樣才可以有效檢測各種參數(shù)，為酸堿廢氣的處理以及排放提供有效依據(jù)，最終確保洗滌塔能夠高效運行以達到合規(guī)排放的目的。

3 工業(yè)酸堿排氣系統(tǒng)安裝解決措施

3.1 風機技術要求

風機設備是酸堿排氣系統(tǒng)中的核心設備，其運行狀態(tài)將直接影響系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，而風機的選擇也需要結合實際需求進行分析。比如本工程選用防腐風機，其材質(zhì)為SS41+RubberLining，風機靜壓效率要求不得低于80%，出廠性能測試需符合標準國際標準ISO5801或AMCA的第三方認證。

廢氣系統(tǒng)運行的持續(xù)性對穩(wěn)定生產(chǎn)至關重要，但系統(tǒng)運行本身的震動會降低設備的部分性能，因此風機整體振動須經(jīng)動平衡測試(二次：出廠前及工地現(xiàn)場),即提供原廠性能測試報告，并在安裝調(diào)試完畢后帶載狀態(tài)下的進行振動測試，動平衡品質(zhì)需在G2.5級以下。

另外為確保風機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，軸承應選用高負載的、能自動對準調(diào)節(jié)的軸承。風機軸接觸腐蝕性氣體部分需要軸套，徑向密封應采用填充式密封與骨架油封組合，材質(zhì)為PTFE。所有風機緊固件必須耐酸堿腐蝕，材質(zhì)為SUS316L。

為了確保運行過程中不會出現(xiàn)有害氣體的滲漏，影響環(huán)境的安全質(zhì)量，風機的檢查口以及排水管路之間的連接位置，必須要符合環(huán)保要求，不僅耐腐蝕也要防滲漏。所有風機吸入段風管需安裝排液管道(排液管接至相應的生產(chǎn)廢水管道)及存水彎,并設置取樣口。

3.2 洗滌塔技術要求

為了進一步提升本套系統(tǒng)的應用價值，本工程中的洗滌塔為兩段式處理洗滌塔；其中酸性排氣洗滌塔中添加NaOH進行中和，堿性洗滌塔中添加H2SO4進行中和。

洗滌塔設置FRP圍堰，圍堰排水連接至相應的排水系統(tǒng)。每臺洗滌塔循環(huán)泵，需要至少一臺備用，當運轉(zhuǎn)循環(huán)泵故障時，備用循環(huán)泵能自動啟動，并具有交換起動功能。洗滌塔循環(huán)泵采用液下泵，防水等級大于等于IP55，水泵吸入口設置耐腐蝕格柵濾網(wǎng)，循環(huán)管路上設置過濾器；全防腐、防異物設計，循環(huán)水泵額定工況下的流量需要比設計值高10%。

3.3 煙囪技術要求

最終通過煙囪排放的酸堿廢氣經(jīng)過了洗滌塔的處理，危害性大大降低，達到了環(huán)保規(guī)定的排放需求，但還是會具有一定的腐蝕性，因此本項目的煙囪材質(zhì)與對應管道系統(tǒng)材質(zhì)相同，為不銹鋼內(nèi)襯ECTFE。同時煙囪安裝了在線風量測定儀表，儀表傳感器安裝位置滿足國家規(guī)范風管風量測定標準的要求。

3.4 管道及閥門

管道以及閥門的選擇必須要滿足標準需求，不僅要具備防腐性能，也要結合實際的應用需求，合理地進行參數(shù)調(diào)控。本工程的設計方案以每根支管按照需求使用量的120%進行設計；每條主管、支管安裝手動調(diào)節(jié)閥，閥門尺寸與管徑相同。所有預留接口均安裝與所屬管道母材相同材質(zhì)的閥門和盲板。

風機進出口管道風速≤10m/s，屋面主管的全管等直徑風速≤12m/s，支管≤8m/s。所有管道、閥門的緊固件（包括螺栓、螺帽、卡箍、管卡等）必須為標準品。風管應參照國家規(guī)范進行漏風量測試。

3.5 加藥系統(tǒng)技術要求

3.5.1 酸性排氣加藥系統(tǒng)

洗滌塔區(qū)域設置日用罐，材質(zhì)為FRP，一用一備，滿足6h用量需求。日用罐加裝溢流管，提供液位控制信號(LL/L/H/HH)。日用罐設置液位計并提供就地信號（現(xiàn)場顯示數(shù)值）及液位曲線（遠傳會監(jiān)控室顯示）。

NaOH溶液供給泵材質(zhì)采用全氟泵，加藥系統(tǒng)管路使用PFA+ClearPVC雙套管，管路連接的接口位置設置漏液檢知帶，檢測信號遠傳監(jiān)控系統(tǒng)。

3.5.2 堿性排氣加藥系統(tǒng)

堿性排氣系統(tǒng)與酸性排氣系統(tǒng)有著相同基礎設置，因半導體生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生廢硫酸，為有效提高廢棄物利用率，堿性排氣的藥劑為50%廢H2SO4和50%新H2SO4，兩種儲罐均接駁加藥罐且設置自動切換閥。

3.6 自動控制系統(tǒng)

本案例中的自動化控制系統(tǒng)，結合不同的管道以及設備使用性能進行了針對性分析，綜合風機、洗滌塔以及加藥系統(tǒng)打造了不同的自動化控制方案。

3.6.1 風機自動控制系統(tǒng)

每臺排氣風機分別設置控制顯示及流量測量裝置。當風機啟動10s后仍為低流量時，風機關閉，啟動備用風機并傳回故障信號。排氣風機入口氣動風閥與風機連鎖啟閉。支管管路末端及主管上均設置壓力傳感器，根據(jù)各主管上各處的壓力傳感器數(shù)據(jù)平均值風機自動調(diào)整運行頻率；根據(jù)支管末端負壓數(shù)據(jù)人為調(diào)整主管負壓設定值。

3.6.2 洗滌塔內(nèi)噴淋水自動控制系統(tǒng)

洗滌塔水槽內(nèi)設置液位顯示報警裝置，當液位達到正常運行所需設定低液位時，自動補水；當塔內(nèi)液位出現(xiàn)低于低液位或高于高液位的情況，需要人為檢查；同時液位達到低低水位時噴淋泵停止運行，達到高高水位時，洗滌塔開始強制排水，高高水位上預留溢流口。

3.6.3 加藥自動控制系統(tǒng)

每臺洗滌塔設置加藥泵2臺，1用1備。洗滌塔安裝的pH計檢測塔內(nèi)中和液的pH值，當pH值達到設定值下限時，開啟加藥泵進行藥品投入；當pH值達到設定值上限時，關閉加藥泵，停止藥劑投入；當出現(xiàn)pH值低于最低限值或高于最高限值時，觸發(fā)報警，需要進行現(xiàn)場檢查。

4 結語

合理利用信息技術進行智能監(jiān)測，加大管道運行穩(wěn)定性，同時也可以提升工業(yè)精細化發(fā)展程度，這對于我國工業(yè)體系的未來發(fā)展有一定促進作用，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量優(yōu)化。