| 姓名 |
張銘恩(ming-en chang)
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畢業系所 |
環境工程研究所 |
| 論文名稱 |
兩種蓄熱式焚化爐應用於半導體製程廢氣處理之效能比較
(Comparison of Two Types of RTO for the Removal of VOCs from Semiconductor Industry)
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| 摘要(中) |
本研究蒐集兩半導體廠所建置之沸石轉輪搭配蓄熱式焚化爐系統相關運轉數據做為效能探討計算依據，計算各別後段所搭配之旋轉式蓄熱爐 (rotary-type regenerative thermal oxidizer, R.R.T.O)及三槽型蓄熱式焚化爐(three-tower regenerative thermal oxidizer, R.T.O)之去除效
率、輔助燃料用量及運轉成本差異。
研究結果顯示旋轉式蓄熱爐入口VOCs平均濃度為1030.5 ppm時，質量流率為14.9 kg/hr時，燃燒室溫度為809.7 ℃，質量去除效率為97.7 %；三槽式蓄熱爐入口VOCs平均濃度為493.1 ppm、質量流率為10.9 kg/hr，燃燒室溫度為805.5 ℃，質量去除效率為97.5 %。旋轉式及三槽式蓄熱爐其燃燒室控制條件在溫度為800~810 ℃間、滯留時間>1 s時，對於VOCs之去除率皆能維持良好的數值。其中三槽式蓄熱爐對於低濃
度之條件仍有良好之去除效率。
運轉成本中旋轉式蓄熱爐在入口濃度VOCs平均值為880~1100 ppm，質量流率為14.9 kg/hr時，VOCs質量去除成本約9元/公斤(不含初設成本攤提)及28元/公斤(含初設成本攤提)。三槽式蓄熱爐在入口VOCs濃度平均值為420~530 ppm、質量流率10.9 kg/hr時，VOCs質量去除成本約14元/公斤(不含初設成本攤提)及42元/公斤(含初設成本攤提)。其中維護成本上旋轉式蓄熱爐與三槽式蓄熱爐主要差異為導氣閥件保養及蓄熱材更換，導氣閥件部分旋轉式蓄熱爐動件較三槽式蓄熱爐少，故在此項目上所需成本較三槽式蓄熱爐少，而蓄熱材部分因旋轉式蓄熱爐構造多為直立式圓筒形，故蓄熱材必須現場更換，施作工法上難
度較高，故此項目所需費用較三槽式高。
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| 摘要(英) |
This research aims to analyze from the operating data of regenerative thermal oxidizer (RTO) combined with zeolite rotor located in two semiconductor plants. Removal efficiency, auxiliary fuel usage and operating cost between rotary-type regenerative thermal oxidizer (RRTO) and three-tower regenerative thermal oxidizer (RTO) are compared.
The result shows while the average inlet concentration of VOCs is 1030.5 ppm, the mass flow rate is 14.9 kg/hr and the burner temperature is 809.7℃, the mass removal efficiency is 97.7 % in RRTO system. However, while the average inlet concentration of VOCs is 493.1 ppm, the mass flow rate is 10.9 kg/hr and the burner temperature is 805.5℃, the mass removal efficiency is 97.5 % in three-tower RTO system. At the conditions of burner temperature around 800~810 ℃ and retention time longer than 1 second, the VOCs removal efficiency can be kept in high performance in both systems. Moreover, the three-tower RTO system remains good performance even with
low VOCs concentration.
According to the operating cost analysis data, the VOCs mass removal cost is about 9 NTD/kg (excluding installation cost) and 28 NTD/kg (including installation cost) in RRTO system at the conditions of average inlet concentration of VOCs 880 ~ 1100 ppm and mass flow rate of 14.9 kg/hr, while the VOCs mass removal cost is 14 NTD/kg (excluding installation cost) and 42 NTD/kg (including installation cost) in three-tower RTO system at the conditions of average inlet concentration of VOCs 420 ~ 530 ppm and mass flow rate of 10.9 kg/hr. The difference of operation cost is mainly from the maintenance of guide air valve and the replacement of heat reserve material. The quantity of guide air valve used in RRTO is less than three-tower RTO, thus the operating cost will be much lower than in three-tower RTO system. On the other hand, the RRTO is vertical and cylinder type, the heat reserve material must be replaced in situ and thus the cost is higher than that of three-tower RTO system.
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| 關鍵字(中) |
★ 旋轉式蓄熱爐
★ 三槽式蓄熱爐
★ VOCs去除
★ 半導體業 |
關鍵字(英) |
★ RRTO
★ RTO
★ VOCs removal
★ semiconductor industry |
| 論文目次 |
目錄
摘要…………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT…………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………Ⅵ
表目錄………………………………………………………………Ⅷ
一、 前言
1.1 研究緣起…………………………………………………1
1.2 研究目的…………………………………………………2
二、 文獻回顧
2.1半導體產業概況……………………………………………3
2.2半導體製程簡介…………………………………………5
2.3製程汙染物及排放特性…………………………………7
2.4適用技術評估……………………………………………12
2.5吸附濃縮搭配焚化去除裝置……………………………18
2.5.1沸石轉輪概敘…………………………………………18
2.5.2焚化爐概敘……………………………………………20
三、 研究方法
3.1研究背景…………………………………………………24
3.2研究流程………………………………………………25
3.2.1 資料蒐集……………………………………………26
3.2.2 質能平衡計算………………………………………29
3.2.3 偵測方法……………………………………………30
四、 結果與討論
4.1系統運轉紀錄
4.1.1 系統數值評估………………………………………32
4.1.2 系統去除效率………………………………………34
4.2效能評估
4.2.1蓄熱爐質量去除效率………………………………38
4.2.2質能平衡分析
4.2.2.1輔助燃料用量影響……………………………42
4.2.2.2 熱散失…………………………………………50
4.2.2.3 熱回收率………………………………………51
4.3 運轉成本…………………………………………………53
五、 結論與建議
5.1 結論………………………………………………………57
5.2 建議………………………………………………………59
參考文獻…………………………………………………………60
圖目錄
圖 2-1 2017年台灣半導體業產值結構(SIPO，2018)…………………3
圖2-2 半導體業產業結構………………………………………………4
圖 2-3 IC製造流程圖(旺宏電子，陳敦穎，2006)………………………6
圖2-4晶圓及積體電路製程應對汙染物發生源(高苙凱，2013)……8
圖2-5半導體封裝製程應對汙染物發生源(高苙凱，2013)…………9
圖2-6有機廢氣適用處理技術與相對濃度(周明顯，2002)………14
圖2-7有機廢氣處理技術分類(沈克鵬，2003)………………………16
圖2-8有機廢氣主要處理技術界定(經濟部工業局揮發性廢氣減量手冊)………………………………………………………………17
圖2-9沸石轉輪搭配蓄熱爐設備流程示意圖(漢星公司，2018)……18
圖 2-10兩槽式R.T.O示意圖(漢星公司，2018)………………………21
圖 2-11三槽式RTO示意圖(漢星公司，2018)…………………………21
圖 2-12 R.R.T.O示意圖(超尊公司，2017)……………………………21
圖 2-13燃燒室氣體流向示意圖(超尊公司，2017)……………………22
圖 2-14 旋轉閥示意圖(資料來源:超尊公司，2018)…………………22
圖3-1 研究流程圖……………………………………………………26
圖 3-2 R.R.T.O系統流程圖……………………………………………28
圖 3-3 R.T.O系統流程圖………………………………………………28
圖3-4 FID示意圖(資料來源:沃亞公司)……………………………30
圖3-5觸媒轉化法偵測流程示意圖(資料來源:沃亞公司)…………31
圖4-1系統質量平衡示意………………………………………………33
圖4-2不同轉輪效率下RRTO之去除效率推估………………………36
圖4-3不同轉輪效率下RTO之去除效率推估………………………37
圖4-4 RRTO質量去除效率……………………………………………39
圖4-5 RTO質量去除效率……………………………………………40
圖4-6 RRTO質能平衡圖………………………………………………44
圖4-7 輔助燃料與溫升段關係圖(RRTO)……………………………45
圖4-8 RTO質能平衡圖………………………………………………47
圖4-9 輔助燃料與溫升段關係圖(RTO)………………………………48
表目錄
表2-1 半導體業產業結構……………………………………………7
表2-2 半導體製造程序排放汙染物種類……………………………11
表2-3 IC產業廢氣排放特性統計值…………………………………12
表2-4 半導體製造業空氣汙染管制標準……………………………13
表2-5 防治設備公告之控制效率……………………………………13
表2-6 半導體廠常見管末處理技術…………………………………15
表2-7 RTO各式床體差異表…………………………………………23
表3-1 研究對象設備參數表…………………………………………24
表4-1 蓄熱爐效率推估………………………………………………35
表4-2 輔助燃料與溫升段數值相關性(RRTO)………………………43
表4-3 輔助燃料與溫升段數值相關性(RTO)…………………………46
表4-4 RRTO&RTO蓄熱材規格表……………………………………53
表4-5 運轉成本比較表………………………………………………56
附錄一、RRTO系統紀錄表…………………………………………65
附錄二、RTO系統紀錄表……………………………………………70
附錄三、熱焓計算係數表……………………………………………75
附錄四、質能平衡表…………………………………………………77
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| 參考文獻 |
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|
| 指導教授 |
張木彬
|
審核日期 |
2019-7-29 |
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