用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置及其控制方法与流程

本发明涉及硅片加工设备维护，具体涉及一种用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置及其控制方法。

背景技术：

1、硅外延工艺中需大量使用、tcs（三氯硅烷）、hcl、、等气体，其中tcs、、均为剧毒或自燃性气体，尾气须经水洗式尾气处理器（洗涤塔）处理后方可排放。水洗过程中tcs与水反应生成粉末状/絮状副产物，会持续附着并堵塞进气口及管路，导致外延炉内负压下降、无法正常生长外延层，必须定期停机拆开刮刀进行预防性维护。

2、传统维护方式存在三大痛点：一是停机后须等待约1小时方可打开尾气管道，耗时且占用产能；二是拆开管路瞬间，残存的与tcs水解产生的若接触空气，极易发生轰燃或爆炸；三是反复拆装卡箍、盲板易导致接口漏气，维护复杂度高。

3、为了提升外延炉生产效率，减少设备宕机时间，外延炉主机进行腔体预防性维护，同时对辅机cireco品牌的湿式尾气洗涤塔也进行预防性维护。由于水洗处理器是在外延炉腔体及尾气管道拆除后使用kf40盲板将管口进行封堵（排放至scrubber端口），因外延炉腔体端部分管路被拆除，导致无安全吹扫气体对剩余未拆除管路进行持续吹扫（未拆管路前由腔体内提供持续）；管道内残留的b2h6或ph3及tcs挥发后产生的，在拆除scrubber后遇空气发生轰燃或爆炸，从而发生人员受伤和财产损失。

4、scrubber是一种工业废气处理设备，主要用于去除气流中的有害、有毒、腐蚀性或可燃性的化学物质，使气体在排放到大气或进入下一级处理系统前达到安全环保标准。scrubber为洗涤塔、尾气洗涤器或尾气处理装置。

5、外延工艺尾气中含有 tcs、hcl、、 等剧毒/易燃易爆气体，其中 在空气中爆炸极限宽达 0.8%–88%， 为 4%–75.6%，既剧毒又易燃，三者均属极端危险的特气。水洗式 scrubber 仅能吸收水溶性组分（tcs、hcl、、），出口尾气中 含量可达约 99%，已接近燃烧设备处理极限，对点火源极为敏感。

6、现有案用kf40 盲板封堵scrubber 端口管口后即拆除刮刀进行预防性维护，存在以下致命缺陷：

7、 purge 气源被切断：外延炉腔体及波纹管前端管路拆除后，原由腔体提供的持续  吹扫气源消失，剩余至 scrubber 段管路形成"死腔"。

8、残留气体无法置换：管路内壁沉积的未反应 、 以及 tcs 与微量水汽反应生成的可燃粉末无法被惰性气体置换，处于静置富集状态。

9、拆除瞬间引入空气：盲板封堵仅是物理隔离，一旦打开刮刀/管路进行 pm，空气（）瞬间倒灌入含可燃气的死腔， 自燃点低（ 在空气中常温即可自燃）， 处于爆炸极限内，极易触发轰燃或爆燃。

10、无正压阻隔：盲板封堵不建立管内正压，无法抵御外界空气倒灌，且无法在线监测管内气氛是否已惰化到位。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术中存在 的不足，提供了一种用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置及其控制方法，其通过正压氮气置换使管路充满惰性气体，彻底消除b2h6/ph3残留与tcs水解产氢遇空气轰燃或爆炸的触发条件，且适配器预制可复用，免现场打孔，大幅提升了维护作业的安全性与效率。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、一种用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置，包括外延炉，所述的外延炉侧边设有洗涤塔，所述的洗涤塔上部与外延炉间设有连接管，所述的洗涤塔上端设有与洗涤塔相连通的氮气输送管，所述的氮气输送管上设有浮子流量计，所述的浮子流量计与洗涤塔间设有与氮气输送管相法兰式连接的手阀。

4、作为优选，所述的连接管上设有单向阀，所述的单向阀与外延炉间设有与连接管相螺纹式密封连接的压力表。

5、作为优选，所述的手阀两端与氮气输送管间、单向阀两端与连接管间均设有法兰板。

6、作为优选，所述的洗涤塔下部设有排污阀。

7、一种正压吹扫装置的控制方法,包括如下操作步骤：

8、第一步：拆除外延炉的主体及前端波纹管路，在原盲板封堵位置安装标准化且重复使用的氮气吹扫适配器，氮气吹扫适配器由法兰板、手阀、氮气输送管和浮子流量计组成，接着将洗涤塔与氮气输送管相连通。

9、第二步：开启氮气输送管上的手阀，通过浮子流量计将氮气流量调节至设定流量，持续向洗涤塔与外延炉之间及连接管内通入氮气进行吹扫。

10、第三步：通过连接管上的压力表监测管路内压力，确保管路内持续保持正压状态，同时利用连接管上的单向阀防止管内气体回窜污染氮气源。

11、第四步：在持续正压氮气吹扫达到预设时间后，拆除洗涤塔的刮刀进行预防性维护操作。

12、作为优选，所述的设定的氮气吹扫流量为10 l/min，持续正压氮气吹扫的预设时间为10分钟。

13、作为优选，通过正压氮气持续吹扫，使管路内充满惰性气体，以消除管路内b2h6/ph3残留与tcs水解产生h2遇空气轰燃或爆炸的触发条件。

14、作为优选，标准化的氮气吹扫适配器为预先打孔并焊接好的法兰连接件，在每次维护时直接安装替换，无需重新打孔。

15、本发明能够达到如下效果：

16、本发明提供了一种用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置及其控制方法，与现有技术相比较，具有以下显著的有益效果：

17、一、彻底消除安全隐患，大幅提升维护安全性。过在维护前持续向管路内通入氮气形成正压惰性环境，主动置换了管路内的氧气（空气），从根本上切断了残留及tcs水解产生遇空气轰燃或爆炸的触发条件。同时，单向阀的设计有效防止了管内残余危险气体向氮气气源端回窜，避免了次生污染与爆炸风险，确保了操作人员在拆除刮刀进行维护时的绝对安全。

18、二、 显著缩短停机时间，提高设备综合效率（oee）。传统维护方式通常需要停机后被动等待约1小时，让管路内危险气体自然扩散后才可开管。本发明采用主动正压吹扫工艺，仅需10分钟（10 l/min流量）即可达到安全开管条件，大幅压缩了外延炉的非计划停机等待时间，有效提升了设备的运转率和产能。

19、三、实现标准化作业，降低人工劳动强度。将原本零散的吹扫管路固化为“标准化氮气吹扫适配器”。该适配器在工厂内预先打孔、焊接成型，维护时只需整体替换原盲板，无需现场进行切割、打孔和临时组装。这种即插即用、可重复使用的设计不仅简化了操作步骤，降低了人工劳动强度，还避免了反复打孔对密封面的损伤。

20、四、工艺参数可控且可追溯，保障吹扫效果一致性。装置中集成的浮子流量计和压力表，使原本凭经验的“盲吹”转变为可视化、可量化的精确控制。操作人员能够直观地将氮气流量调节至设定值（10 l/min），并实时监测管内是否保持正压状态，确保每次维护的吹扫效果一致且可靠，便于工艺标准化管理和质量追溯。

1.一种用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置，包括外延炉（1），其特征在于：所述的外延炉（1）侧边设有洗涤塔（5），所述的洗涤塔（5）上部与外延炉（1）间设有连接管（3），所述的洗涤塔（5）上端设有与洗涤塔（5）相连通的氮气输送管（8），所述的氮气输送管（8）上设有浮子流量计（9），所述的浮子流量计（9）与洗涤塔（5）间设有与氮气输送管（8）相法兰式连接的手阀（7）。

2.根据权利要求1所述的用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置，其特征在于：所述的连接管（3）上设有单向阀（4），所述的单向阀（4）与外延炉（1）间设有与连接管（3）相螺纹式密封连接的压力表（2）。

3.根据权利要求2所述的用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置，其特征在于：所述的手阀（7）两端与氮气输送管（8）间、单向阀（4）两端与连接管（3）间均设有法兰板（6）。

4.根据权利要求1所述的用于外延炉尾气管路维护的正压吹扫装置，其特征在于：所述的洗涤塔（5）下部设有排污阀（10）。

5.一种根据权利要求3所述的正压吹扫装置的控制方法，其特征在于包括如下操作步骤：

6.根据权利要求5所述的正压吹扫装置的控制方法，其特征在于：所述的设定的氮气吹扫流量为10 l/min，持续正压氮气吹扫的预设时间为10分钟。

7.根据权利要求5所述的正压吹扫装置的控制方法，其特征在于：通过正压氮气持续吹扫，使管路内充满惰性气体，以消除管路内b2h6/ph3残留与tcs水解产生h2遇空气轰燃或爆炸的触发条件。

8.根据权利要求5所述的正压吹扫装置的控制方法，其特征在于：标准化的氮气吹扫适配器为预先打孔并焊接好的法兰连接件，在每次维护时直接安装替换，无需重新打孔。