Wednesday, January 14, 2009
期末報告--Dry scrubber 吸收技術去除毒性氣體之研究
參考文獻1. 余榮彬 ‘半導體工業全氟化物排放控制技術與機會 ‘TSIA, 19982. 余榮彬 ‘第七屆國際半導體安全衛生環保研討會報’, 2000/09/30
Tuesday, January 13, 2009
期末報告:流體化床VOCs處理系統+SMD脫附系統新應用技術
台灣半導體(IC)及薄膜液晶顯示器(TFT-LCD)產業採用VOCs流體化床+冷凝系統(Fluidized Bed Concentrator System) 處理揮發性有機廢氣(Volatile Organic Compounds),始於1999年。舉凡具規模的歐美跨國性外商企業,皆以”安全、環保、健康”為首要條件,基於安全的理由,選用VOCs流體化床+冷凝系統(VOCs流體化床系統是全世界唯一同時獲得Intel PHA及SEMI S2-0200安全認證的VOCs處理系統)。但是,設備運轉後就發現VOCs處理效率有逐漸遞減的問題存在,設施運轉參數的調整效果不是非常顯著,於是委託工研院能環所及材化所針對VOC入出口成份及活性碳做採樣分析,分析的結果提供設備商對活性碳脫附技術的改善方向。採用新的SMD(Spiral Moving Bed)脫附技術後,VOCs處理效率已經達到90%以上,符合「光電材料及元件製造業空氣污染管制及排放標準」;而且活性碳的使用期限有很明顯的延長,也節省設備操作成本。
參考文獻
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Saturday, January 10, 2009
期末報告--全氟化物減量及其尾氣處理效率研究~以光電產業TFT-LCD 廠為例~
全氟化物溫室氣體即為CF4、C2F6、C3F8、C4F8、CHF3、SF6 及NF3,而半導體及光電產業中CVD 與DRY ETCH 製程所使用的製程氣體即為SF6 及NF3,其在製造工業的貢獻量雖然較其他產業為小,但也不容忽視。其他溫室氣體為CO2、CH4、N2O、HFCS 等,排放產業以石化、染整、鋼鐵、火力、造紙、水泥等為主,排放氣體以CO2 的排放量居其他溫室氣體之冠。
在全球日益暖化的今日,溫室氣體的減量及後續處理是一重要課題。
本研究針對TFT-LCD 光電產業製程減量及電熱水洗處理後之排放減量所
進行的研究。研究結果顯示,縮短製程的清潔時間及反應時間20~40 秒,
每年可節省全氟化物溫室氣體使用量約81,600~199,200 公升,且並不影響
產品品質,而後段尾氣處理效率,介於42~99%左右。
參考文獻
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Thursday, January 08, 2009
期末報告-高科技產業處理設備廢氣濃度調查研究
各類製程廢氣的控制與處理層面,主要可分為廢氣濃度的高低、另外廢氣是否可以回收,以及水溶性高低等物化特性幾個部分,因此對於複雜製程氣體狀況與處理設備濃度削減效率問題的關聯性與釐清,基於產業與維修保養與控制成本考量不同,必須分別根據不同需求裝設合適的處理設備,如此才能有效的對症下藥,確實的解決廢氣排放可能造成的環保問題。
半導體與光電產業雖然區隔成兩種不同之業別,但是光電產業在前段列陣(Array)製程之製造技術則與半導體雷同,其差別則端視將技術應用於玻璃基板或晶圓上,但不論如何半導體及光電產業於此製程中皆產生了大量的有機廢氣,例如製程中所使用的清洗溶劑、光阻劑以及去光阻劑 等。針對處理揮發性有機廢氣(Volatile organic compounds, VOCs) 之污染防制設備,其中大致包含有流體化床、冷凝器、濕式洗滌塔以及沸石轉輪等等多種污染防制設備。由於製程排放之化學物質成分與種類複雜,而且相互之間可能產生反應而生成一些副產物,所以上述的狀況對處理設備可能會產生一些風險,進而造成處理設備甚至廠房的危害,因此必須深入瞭解其風險來源,最後依調查評估狀況進而降低或解決處理設備危害的風險。整體而言,處理設備風險的降低,依濃度或類別必須包括製程廢氣的分流,選擇合適的處理設備、或是處理設備的串聯,有效降低往後相關問題發生頻率或因搜尋解決方案所付出時間與人力。另外也涵概了設備自動檢查辦法與廠務的維修保養及定期檢查。除了上述的建議外,為了維護安全的防線,所以在操作的機制上必須注意人員操作與系統操作安全等事項。最後再以工安環保策略來減少或降低污染物對廠房與環境的衝擊。
參考文獻
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期末報告 - 半導體業對氟氯碳化物廢氣處理技術探討
一個氯原子在失去活性以前,足以破壞一萬個臭氧分子,因此對臭氧層造成莫大的威脅,半導體業及面板業因製程需求需大量使用此類化學品,因而排放多數之氟氯碳化物,舊有技術大部分採用高溫裂解及水洗或吸附方式處理,但其去除效率不佳,進來因電漿解離技術成熟,使得其處理效率可達90%以上。
本文針對各種處理技術做一探討,比較其優劣點並做出未來遵循之方向。
參考文獻
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期末報告-濕式洗滌塔設備之應用於白煙/異味改善
濕式洗滌塔處理技術係廢氣經過填充塔,利用氣體和液體的氣-液相接觸,並藉慣性作用、紊流、分子擴散作用、質量傳送以及化學反應等方式,達到氣體與HAPs分離的目的,氣體再經除霧器將氣體中之液滴去除,最後將淨化後之清淨空氣經煙囟排至大氣。塔內的化學反應係藉由動力設備傳輸化學物質於吸收液(洗滌液)中,使氣相中的HAPs成份因溶解而轉移至液相反應生成化合物,沉澱於循環水中後再排至廢水處理設施。HAPs異味問題均以酸洗製程排出之高濃度酸氣衍生為主,而白煙的形成來源有,1.一般之空氣污染防治設備(文式洗滌塔除外)對於次微米微粒無法有效去除,SiO2微粒藉由洗滌塔的飽和水氣環境凝結核造成霧氣。2.NH3存在於洗滌塔中所發生的異質核凝現象而產生白煙,其所造成的白煙更甚於SiO2微粒嚴重。如何藉由Scrubber設備之應用來解決白煙/異味的BACT探討。
參考文獻
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5. 煙道白煙的成因及可行控制技術研究(蔡春進)
Tuesday, January 06, 2009
期末報告-局部排氣裝置設置對排氣成敗探討
參考文獻
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4. 徐振盛,空氣污染防制工程
5. IOSH91-H301局部排氣數值控制研習會,局部排氣裝置之檢點6.勞工安全衛生研究所
Sunday, January 04, 2009
期末報告_低濃度酸鹼廢氣高效率洗滌處理技術探討
低濃度廢氣由於氣液間質傳較差,即使在控制 pH 值的條件下操作,對酸鹼成分的去除效率仍然偏低,若在處理低濃度廢氣時加入離子型界面活性劑,使其吸附在洗滌液表面而改變其表面電位為負或為正,而保持有效之洗滌液與酸鹼污染物離子間靜電力,將可以有助於吸附這類氣狀污染物在洗滌液中解離後之陰陽離子,使低濃度之質傳驅動力提升而近一步提升其吸收效果。
若考慮處理及吸收廢氣中的氨氣NH3,可以運用既有臥式填充塔入口端到填充物之間,在有限空間中以小噴霧液滴的方式設計,利用產生大的氣液接觸面積來吸收廢氣中的氨氣,同時也可以先期去除部份酸性成分。
本文主要在探討半導體低濃度廢氣處理效率的改善及實際運用的成效.
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Saturday, January 03, 2009
期末報告-VOC臭味廢氣之改善技術探討
由行政院環保署的資料顯示80至87年間空氣污染陳情件數中,惡臭的問題逐年增加,且根據92年全省的環保機關對於公害陳情案件進行統計,其項目從高至低依序為:噪音、惡臭及環境衛生等,由此可知,惡臭逸散問題已被民眾所重視.空氣污染防制法對於臭味及異味也有相關的管制規定。
揮發性有機污染物(volatile organic compounds, VOC)去除方式分為物理、化學及生物,依照不同的排氣處理方法之費用及適用VOC濃度範圍,選擇不同的處理方法。以某化學廠為例,使用三段串聯的濕式洗滌塔去除VOC臭味廢氣,經處理後的綜合性VOC臭味廢氣,去除率只有50%。實際勘察結果顯示,製程排出廢氣中VOC主要的成分為含有刺激性臭味的烯烃及烷基醇,且VOC廢氣中含有高比例的疏水性碳氫化合物且其濃度含量為500~5000mg/m3,經評估後,最經濟有效的處理法為蓄熱式焚化系統(Regenerative Thermal Oxidizer, RTO)。本案例設計之蓄熱式焚化爐,將廢氣經蓄熱爐床輔助燃料(LPG)加熱至700℃,去除烯烃及烷基醇的臭味,再經蓄熱爐床作回收,使排氣溫度降至170℃。該RTO操作系統之輔助燃料LPG用量約為20Kg/hr,LPG以每公斤18元計算,燃料費用約為360元/hr。改善後檢測工廠周界臭味濃度,結果顯示已符合固定污染源空氣污染物排放標準。
本文將探討廠區內VOC臭味廢氣逸散的原因及改善的成果。
參考文獻
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Wednesday, December 31, 2008
期末報告 VOCs控制採用恢復式燃燒爐實務運用探討(以CF廠為例)
半導體及光電產業之製程廢氣,一般而言,大都具有大風量(風量>10000CMH以上)極低濃度(濃度<500ppm as CH4)的特性,且廢棄的組成中常含有沸點高、低差異大的化學品,例如:IPA,Acetone,MEA,DMSO,PGME---等,造成處理的難度增加。至於何方法較佳,則完全視使用單位之排氣特性及可提供之公用設施而定。
本報告將是針對彩色濾光片廠VOCs使用恢復式焚化法(Recuperative Thermal Oxidizer)運轉所發生的問題進行探討。
參考文獻
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3. 印刷業/膠帶業焚化處理技術及案例介紹_張豐堂
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期未報告-沸石轉輪系統遭悶燃後之效能與材料特性分析
沸石轉輪系統可穩定處理高流量低濃度揮發性有機氣(volatile oraganic compounds,VOCs),且能維持高VOCs去除效以符合法規要求,是目前國內半導體及光電業最廣泛用以控制VOCs之污染防制設備。當沸石轉輪系統處理含有大量高沸點物質VOCs若以加高脫附溫度做為有效脫附高沸點物質之程序時,若無良好操作維護措施則可能造成整體系統當機,進一步在沸石轉輪匣內造成嚴重之悶燃現象。本篇報告為研究以某座遭悶燃之沸石轉進行採樣探討是否仍具VOCs吸附效能,並藉由材料分析瞭解遭悶燃後物性變化情況。
參考文獻
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濕式石灰石法運用於燃煤電廠之脫硫處理
濕式石灰石法排煙脫硫(Flue Gas Desulfurization)為國內各燃煤電廠針對燃料中硫於燃燒後所硫氧化物,最主要及廣用之汙染控制設備,本文將探討該方法去除汙染物之原理、運轉時操作之參數控制、汙染物之去除效率、及該方法之優劣特性、最常遭遇之問題提出見解及探討。
參考資料:
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EMISSION FACTORDOCUMENTATION FORAP-42 SECTION
1.1BITUMINOUS AND SUBBITUMINOUS COALCOMBUSTION
Tuesday, December 30, 2008
期末報告:高科技產業VOCs 廢氣冷凝吸收技術介紹與效率提升探討
半導體晶圓製造廠及TFT-LCD 面板光電製造業的去光阻製程(Stripping process)中,所使用去光阻液(Strippers)大部分為ACT690、ACT690C、TOK106、N300 與SPS-200 等系列產品,而此類產品所含之化學物質皆具有高沸點低蒸氣壓,且易溶於水之相同特性。目前業者多採就地裝設冷凝器加以回收處理,此類冷凝回收系統對中高沸點且全溶於水之有機物質,在正確的設計與操作下可高達85% 以上之回收效率,因此在進入後端VOCs 防制設備前,將源頭機台端高沸點物質分流後,就地設置冷凝回收器作為前處理,即為業者普遍採用的方式。
其所冷凝吸收下來之VOCs 除可回收再利用外,由於廢氣所含難處理且有害於後端廢氣處理設備的VOCs 濃度大幅下降,可降低後端廢氣處理設備之負荷,並可立即且有效提升其整體之處理效率,及降低產生臭味物質的排放風險, 可見冷凝回收器之效率是其相當重要的一環。
冷凝吸收回收器之設計原理雖相當簡單,但要達到高效率之設計及操作狀態卻也有許多考量重點。而此兩大產業於此製程中皆產生了大量的製程廢氣,所以對於處理製程所產生廢氣相關問題的挑戰越來越大,因此處理設備對於製程廢氣濃度削減率的評估即成為一項極重要的工作。本文對目前國內業者廣泛應用之冷凝回收設備所面臨效率不佳問題,結合降溫冷凝及液膜吸收之雙重效能的機制,可有效提升冷凝回收系統之效率,並可以減少傳統冷凝器之能源耗用。
參考文獻:
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期末報告 : 半導廠全氟化物(PFC) 減量策略及Local scrubber處理效率探討
基於保衛地球及永續發展的理念,聯合國於1992年倡導「氣候變化綱要公約」,全球共計百餘國參與簽署,共同宣誓管制溫室氣體排放的決心,並於1997年通過「京都議定書」,協議已開發國家應於2008至2012年之前,減少相當於1990年溫室氣體排放量之5%以上。
導致全球溫室效應的主要氣體包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)及全氟化物(Perfluorocompounds;PFCs)等,雖然前三種氣體的溫室效應貢獻比例即佔了總量的80%以上,但因全氟化物的結構穩定、不易自然代謝,且其溫室效應潛勢(Global Warming Potential; GWP)為二氧化碳的數千甚至數萬倍,加以因PFCs為工業化的產物,在大氣中的含量正以驚人的速度迅速累積,是以各國均將全氟化物列為重要的管制及削減對象。
依台灣半導體協會要求,國內半導廠全氟化物的排放量於2010年排放量需降至其減量基準年之90% ,故以氣體監測技術(FTIR及QMS),進行PFC機台製程尾氣監測,以探究替代性化學品之可行性,並評估Local Scrubber之處理效率。計畫目標為:1.減少全氟化物用量及排放量;2.提高PFC使用機台清洗效果;3.評估Local Scrubber處理設備之處理效率;4.瞭解全氟化物排放量;5.落實全氟化物減量計畫,建立綠色產品形象。
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期末報告-非熱電漿技術於廢氣處理之應用
美國環保署(U.S. EPA) 於80年代即開始從事以非熱電漿(Non-Thermal Plasmas, NTPs)方式研究去除氣態毒性物質及揮發性物質的相關研究,其最終的目的是發展及建立一套低成本和低操作費用的污染防治設備,並可於常壓下進行之先進空氣污染控制技術。
近年來,利用氣體游離(電漿)態的原理以氣態氧化法去除氣態污染物已陸續研究發展中;如:電子束法(Electron Beam)、電暈放電法(Corona Discharge)、介電質放電法(Dielectric Barrier Discharge, DBD)微波法(Microwave)、高週波電漿(Radio Frequency, RF)、等,皆已被證實具有一定的處理效果。
而其中更以電子束法、電暈放電法及介電質放電法,可在常壓下進行有效之放電作業,故為目前非熱電漿技術中去除氣態污染物的研究主流。
本文將以上述主流方法介紹其原理及未來在廢氣處理之應用。
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期末報告題目:利用吸附方式處理廢氣中揮發性有機物
摘要:
吸附利用污染物氣體分子對多孔性固體吸附劑(adsorbent)表面附著力之差異性,將揮發性有機物蒸氣或有毒氣體從排氣中去除。藉由選擇適當之吸附劑與接觸時間,吸附對於去除廢氣中之VOCs有較佳之去除效果。除了去除污染物之外亦可用於回收所吸附的物質,如揮發性溶劑(苯、乙醇、三氯乙烯、氟氯碳化物等)。
目前在氣體吸附設備方面較多採用典型的固定床式的活性碳吸附系統及流體化床吸附用來去除揮發性有機物。
揮發性有機物之氣體與吸附床接觸後,VOCs將部分被吸附,爾後將乾淨之氣體離開吸附床。當吸附床吸附功能耗竭後,吸附床被切換離線(off-line)以進行再生,而含揮發性有機物的氣流則被導至另一剛再生過的吸附床持續進行吸附。因此,對於連續排放的揮發性有機物廢氣,至少需要兩個吸附床,以提供連續性廢氣處理之所需。
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4.鄭宗岳、林鴻翔,「空氣污染防治理論及設計」,1998年。
Monday, December 29, 2008
光電業沸石濃縮轉輪處理系統效率探討
以光電業中TFT-LCD 3.5代廠為例,討論光電業製程中之VOCS沸石濃縮轉輪處理系統面臨效率的問題,例如管道內有不明粉未、平衡風管洩漏,經由分析方法與參數調整等方式,有效提昇沸石濃縮轉輪處理系統效率。
1. 行政院環境保護署 (2002),「特定行業揮發性有機物污染檢測及污染物特性分析計畫」,EPA-91-FA12-03-A220。
2. 張豐堂,「沸石濃縮轉輪焚化技術常見問題與解決問題」3. 環保署網站, http://61.219.231.115/inf/subvoc.htm
5. 張豐堂、張智能,「半導體及光電產業現行揮發性有機廢氣控制設備之研發」,化工技術第14卷第1期6. 蘇茂豐 (2003),「國內半導體製造業及光電業之產業現況、製程廢氣污染來源與排放特性」。經濟部環境技術e報第3期。
期末報告-氮氧化物之防制設備-SCR(正隆竹北廠為例)
氮氧化物包括NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5,其中造成污染主要是NO與NO2,而氮氧化物是造成酸雨與人體呼吸道疾病重要因素之一。一般NOx污染來源主要分為天然產生與人為產生,人為產生的NOX主要來源有移動式污染源及固定性污染源,主要污染大多數為工業及汽機車所產生。天然產生主要有閃電高溫而產生,約占氮氧化物產生量50%,另外還有植物腐敗後所分解產生氮氧化物…等。
本廠為傳統產業,廠內生產活動主要氮氧化物產生源計有機動車輛、重油發電機、燃油鍋爐、燃煤鍋爐等。因燃燒過程所產生之高溫,再加上燃料中含氮,瞬間高溫而造成NOX產生。燃燒過程產生的高溫使氧分子熱裂解成氧原子,和空氣中的氮分子反應生成NO和氮原子,氮原子又和氧分子反應生成NO和氧原子。此外氮原子可與火焰中的OH自由基反應生成NO和氫原子。此外NO2又會受光照影響形成光分解而產生光化學煙霧,造成二次污染等現象發生。
面對日漸嚴格的環保規定,以氮氧化物作選擇性還原的乾式法,則是較輕鬆有效的方法。目前處理氮氧化物污染的技術最成熟的方法為使用觸媒,稱為「選擇式觸媒催化還原法」(Selective Catalytic Reduction),又簡稱SCR,此方法能有效的控制氮氧化物的排放。SCR反應主要是在處理固定源煙道氣中的氮氧化物;使用適當的還原劑,如甲烷(CH4)或氨(NH3)附加於煙道氣中,則此氣體在適當條件下通過觸媒床,可將NO還原成無害之N2及H2O。
由於光化學煙霧及酸雨等對人體及環境皆產生危害,因此,在本篇報告中將針對本廠製程特性,探討如何選用有效的污染控制設備以降低生產過程所產生的NOx,利用尿素溶液或氨水與觸煤反應而將廢氣中之氮氧化物去除,或利用低氮氧化物燃燒器,降低氮氧化物排放量。期望能在追求經濟成長的同時,也為環境保護盡一份心力。
參考文獻:
1.吳以狀,「以選擇性觸媒還原技術同時去除NO及VOCS之效率測試研究」,國立交通大學工學院永續環境科技學程碩士論文,2006年。
2.徐紹斌,「應用在氮氧化物還原反應之高性能ZSM-5載體Pd-Cd觸媒研究」,大同大學化工研究所碩士論文,民國93年7月。
3. 楊勝宇,「燃油燃燒爐之噴嘴噴角與渦漩度對燃燒特性與生成物濃度之影響」,國立中山大學機械工程研究所碩士論文,民國89年6月。
新竹科學工業園區半導體產業洗滌處理酸鹼廢氣問題探討
新竹科學工業園區內產業可分為六大產業,其產業類型包括:積體電路、電腦及週邊設備、通訊、光電、精密機械、生物技術及其他產業等,各大產業下又細分不同次產業,製程特性上的差異多變,所使用之化學物質種類繁多,造成園區之空氣、水和廢棄物污染呈現種類多之特性。就空氣污染物排放狀況而言,以園區主要科技產業—積體電路製造(含二極體製造)為例,因該製程之主要污染物為酸、鹼氣體及揮發性有機物(異丙醇、丙酮、PGMEA、Acetic acid和butyl ester)等,經統計較大排放量之空氣污染物種為揮發性有機物、鹽酸、氫氟酸及硫酸。目前園區半導體廠商皆以濕式洗滌塔處理酸、鹼氣體,其效率皆可符合「半導體製造業空氣污染管制及排放標準」。由於製程中所使用之化學品種類複雜多變,雖然半導體產業廢氣特性屬低濃度高風量,但若廠商未能妥善規劃防制設備管線分流及確實進行設備操作維護保養,將會對系統的穩定性造成影響,且會影響周界空氣品質,其排放量甚至無法達成法規的要求。
本篇報告中將針對洗滌塔運轉所發生的問題進行探討,期望藉由源頭及管末分流的改善,妥善處理空氣污染物,避免園區因產業發展群聚效應所衍生之環境污染問題。
參考文獻:
1.蔡春進,「提升高科技產業酸鹼廢氣處理系統的處理效率」,行政院國家科學委員會,民國2005年07月。
2.周明顯、謝祝欽等人,「光電及半導體業揮發性有機物可行排放減量技術:化學洗滌技術之研發」,行政院國家科學委員會,民國2003年04月。
3.李嘉平,「半導體業產生有害空氣污染物之分流及處理技術整合的研究」,行政院環保署空污費專案計劃成果報告,民國2000年12月。
4.王竹芳,「半導體工業區有害空氣污染物的調查分析與危害風險評估」,行政院國家科學委員會,民國2000年12月。
5.黃俊超,「高科技產業無機酸鹼廢氣組成與填充式濕式洗滌塔控制效率之研究」,國立交通大學工學院永續環境科技學程碩士論文,2002年。
6.林政鑒等人,半導體廢氣洗滌塔操作實務與探討,2003產業環保工程實務研討會論文集,民國2003年。
Sunday, December 28, 2008
期末報告 - VOCs處理設備運轉參數調整實務經驗探討(以DRAM廠為例)
一般半導體業在空氣污染防治設備的運轉條件控制上,都是視實際產能情況,將風機調整至符合潔淨室內所需的風量及壓力條件為止。而當產能穩定時,汙染物排放情況未必會與初始設計條件相同。以揮發性有機廢氣處理設備為例,雖然說利用沸石吸附濃縮焚化系統處理,其削減率皆能達到一定地水準,但若沒有視實際情況將操作參數維持在良好條件時,則可能會造成整體處理效率低落而未達法規標準,進一步更有可能損害沸石的運轉壽命。
本文即以竹科某DRAM廠為例,除了實際探討當操作參數改變時對處理效率的影響之外,並提出結合廠務設備「紅外線熱顯像儀」作有效性地預防偵測,避免濃縮後的高濃度揮發性有機廢氣,從後燃燒設備洩漏而造成非削減率不足的異味事件。
參考文獻:
1.白曛綾、陳建志,「操作績效自我評估管理制度手冊_沸石濃縮轉輪焚化系統」,2003
2.張豐堂,「沸石濃縮轉輪焚化技術常見問題與解決問題」
3.C.David Cooper、F.C.Alley,「空氣污染防治」,1998年