广东天域半导体股份有限公司酸雾废气处理工程
广东天域半导体股份有限公司酸雾废气处理设计方案
委托单位：广东天域半导体股份有限公司
设计单位：广东启绿环保工程设备有限公司
一、项目概况
广东天域半导体股份有限公司成立于2009年，是国内专注于碳化硅外延片研发与制造的领军企业，也是国内首家获得汽车质量管理体系（IATF 16949:2016）认证的碳化硅外延材料企业。公司凭借先进的技术实力与严格的质量管控，其碳化硅外延片产品广泛应用于新能源汽车、光伏发电、工业控制等高端领域，为我国半导体产业自主化发展提供核心支撑。
在碳化硅外延片生产过程中，晶圆清洗、外延生长预处理、刻蚀及去胶等核心工序需使用氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸等多种无机酸，由此产生大量含氟、含氯等成分的酸雾废气。此类废气具有强腐蚀性、刺激性，若未经有效处理直接排放，不仅会严重危害一线操作人员的职业健康，腐蚀生产设备及精密仪器，还会对周边大气、土壤及水体环境造成污染，与企业高端制造定位及环保合规要求相悖。为落实半导体行业环保标准、保障生产安全与生态环境，广东天域半导体股份有限公司特委托广东启绿环保工程设备有限公司，定制专项酸雾废气处理设计方案。
二、污染物分析及危害性
2.1 主要污染物
结合碳化硅外延片生产工艺特性，本项目核心污染物为多组分无机酸雾废气，主要源于各类酸液在使用过程中的挥发及雾化，具体成分与生产工序高度关联，可分为四类：一是晶圆清洗工序产生的以氢氟酸雾、盐酸雾为主的混合酸雾；二是刻蚀工序产生的高浓度氢氟酸雾，夹杂少量氟硅酸雾；三是去胶及预处理工序产生的硫酸雾、硝酸雾混合气体；四是酸洗后漂洗工序产生的低浓度混合酸雾，同时夹带少量晶圆表面脱落的硅粉颗粒。
2.2 污染物形成及危害
此类酸雾废气主要源于酸液在常温挥发、超声清洗雾化及工序升温过程中的气相扩散，其危害具有强腐蚀性、刺激性及累积性，集中体现在人体健康、生产安全及环境质量三个维度：
1. 人体健康危害：氢氟酸雾具有剧毒及强渗透性，即使低浓度吸入也会腐蚀呼吸道黏膜，深入骨骼组织造成氟骨症；盐酸雾、硫酸雾会强烈刺激眼结膜及呼吸道，引发灼伤、水肿，长期接触可能导致慢性支气管炎、肺纤维化等疾病；硝酸雾则可能与人体组织反应产生毒性物质，损伤肝脏及神经系统，对操作人员健康构成严重威胁。
2. 生产安全与质量风险：酸雾废气具有强腐蚀性，会加速生产车间钢结构、通风管道的锈蚀，对光刻机、外延炉等精密设备的金属部件及密封件造成腐蚀损坏，缩短设备使用寿命，增加维修成本；酸雾附着于晶圆表面还可能导致产品表面缺陷，影响外延层质量，降低产品合格率，损害企业市场竞争力。
3. 生态环境影响：酸雾废气排放至大气中会形成酸性降水，污染土壤及地表水体，导致土壤酸化、水体pH值下降，破坏周边生态平衡；氢氟酸雾扩散后还可能对周边植物造成不可逆损害，影响区域生态环境质量，同时引发环境投诉，损害企业品牌形象。
三、设计依据与原则
3.1 设计依据
- 《中华人民共和国环境保护法》（2015年修订）
- 《中华人民共和国大气污染防治法》（2018年修订）
- GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》
- GBZ 2.1-2019《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素》
- GB 3095-2012《环境空气质量标准》
- HJ/T 387-2007《工业废气吸附净化装置》
- HJ/T 477-2009《烟气湿法脱硫设备》
- 《电子工业污染物排放标准》（GB 30799-2014）
- 《通风与空气调节工程施工质量验收规范》（GB 50243-2016）
- 《工业管道工程施工及验收规范》（GB 50235-2010）
- 电气工程相关国家标准：GB 50054-2011《低压配电设计规范》
- GB 50034-2013《建筑照明设计标准》
- 半导体行业废气治理专项技术导则
- 项目现场勘查数据及广东天域半导体生产需求
- 国内外半导体企业酸雾治理成熟案例及技术资料
3.2 设计原则
- 精准合规原则：处理后酸雾废气排放严格符合GB 30799-2014《电子工业污染物排放标准》，其中氟化物（以F计）排放浓度≤3mg/m³，氯化氢排放浓度≤10mg/m³，硫酸雾排放浓度≤4mg/m³，同时满足半导体行业清洁生产要求。
- 分类治理原则：针对不同工序酸雾成分差异，采用“分质收集+分级处理”模式，氢氟酸雾单独收集处理，混合酸雾集中净化，确保治理效率与经济性平衡。
- 安全适配原则：设备及管道选用耐酸腐蚀材质，配备酸雾浓度在线监测、应急喷淋及自动报警系统，确保与半导体车间洁净、连续生产的节奏适配，不影响生产工艺稳定性。
- 绿色高效原则：选用高效吸收工艺，提高酸液回收利用率；优化水循环系统，减少废水产生量；设备运行能耗低，运维便捷，契合企业节能降耗与绿色生产理念。
四、设计目标
本方案通过系统化酸雾废气处理系统的建设，实现以下核心目标，助力广东天域半导体打造清洁生产标杆：
1. 酸雾废气净化效率≥99%，处理后氟化物（以F计）≤3mg/m³、氯化氢≤10mg/m³、硫酸雾≤4mg/m³、硝酸雾≤5mg/m³，均严格符合GB 30799-2014标准及地方环保要求。
2. 配套建设高度不低于15米的专用排气筒，排气筒设置规范采样口及在线监测平台，确保净化后废气高空扩散充分，避免对周边环境造成影响。
3. 生产车间内各作业点酸雾浓度控制在GBZ 2.1-2019标准限值内，其中氢氟酸≤0.5mg/m³、盐酸≤7.5mg/m³、硫酸≤1mg/m³，彻底消除刺激性气味，改善洁净作业环境。
4. 系统实现自动化运行与智能监控，具备酸雾浓度超标报警、设备故障预警及应急处理功能，年稳定运行时间≥8500小时，适配半导体车间连续生产需求。
五、酸雾废气处理工艺设计及说明
5.1 工艺选型依据
广东天域半导体的酸雾废气具有“成分差异化大、氢氟酸毒性强、含少量硅粉颗粒、排放点集中于洁净车间”的显著特点，且企业对废气处理系统的净化效率、材料耐腐性及运行稳定性要求极高。基于此，本方案针对不同酸雾类型选用差异化核心工艺，形成“氢氟酸雾：碱液吸收+氟离子捕捉”“混合酸雾：多级喷淋吸收”的组合处理系统，核心适配优势如下：
- 针对性强，净化彻底：氢氟酸雾采用“氢氧化钠吸收+氯化钙捕捉”双重机制，先通过碱液中和生成氟化钠，再通过钙盐反应生成难溶氟化钙，避免二次污染；混合酸雾通过“碱性喷淋+酸性中和”多级处理，确保不同酸雾成分均被高效吸收。
- 耐腐性适配：设备主体采用PVDF（聚偏氟乙烯）材质，管道选用FRPP（增强聚丙烯），可耐受高浓度酸雾腐蚀，契合半导体车间严苛环境要求。
- 运行稳定可靠：系统采用自动化液位控制与pH值调节，可根据酸雾浓度自动调整药剂投加量，适应生产负荷波动，确保处理效果稳定。
- 环保性突出：吸收液循环使用，定期排放的废水中氟离子浓度低，便于后续处理；收集的氟化钙沉淀物可合规处置，实现污染物减量化。
5.2 工艺流程图
1. 氢氟酸雾处理流程：
刻蚀工序氢氟酸雾 → 专用PP集气罩 → FRPP管道 → 预过滤器（除硅粉）→ 一级碱液吸收塔 → 二级氟离子捕捉塔 → 除雾器 → 引风机 → 专用排气筒 → 达标排放
2. 混合酸雾处理流程：
（配套系统：药剂自动投加装置 → 循环水箱 → 废水收集池 → 氟渣脱水装置 → 在线监测系统）
5.3 工艺详细说明
1. 分质精准收集：针对不同工序酸雾设置独立收集系统——刻蚀工位采用密闭式罩体（与外延炉联动），确保氢氟酸雾无泄漏；清洗工位采用侧吸式洁净集气罩，风速控制在0.8-1.2m/s，避免影响车间洁净度。集气罩均配备PP材质导流板，减少酸雾残留。
2. 预处理除杂：氢氟酸雾先进入预过滤器，通过PVDF滤膜去除夹带的硅粉颗粒，防止管道堵塞及吸收塔填料结垢；混合酸雾通过抗静电管道输送，避免粉尘积聚产生静电风险。
3. 核心吸收净化：①氢氟酸雾：一级碱液吸收塔内，10%氢氧化钠溶液与氢氟酸反应生成氟化钠，吸收效率达95%；二级氟离子捕捉塔内投加氯化钙溶液，氟化钠转化为氟化钙沉淀，进一步降低氟离子浓度。②混合酸雾：一级碱性喷淋塔采用碳酸钠溶液吸收盐酸雾、硝酸雾，生成可溶性盐；二级中和喷淋塔调节pH值至6-7，确保残留酸雾彻底中和。
4. 除雾与排放：净化后的气体经高效折流板除雾器去除夹带的液滴（除雾效率≥99%），再由防腐引风机提升至15米高排气筒排放。排气筒安装氟化物、氯化氢在线监测设备，数据实时上传至企业中控室及环保部门平台。
5. 废液与废渣处理：循环吸收液定期检测，当氟离子浓度超标时，排入废水收集池，经加药沉淀后达标排放；氢氟酸处理系统产生的氟化钙沉淀，经脱水机脱水后，由有资质单位回收处置，实现固废规范化管理。
清洗/去胶工序混合酸雾 → 洁净集气罩 → 抗静电FRPP管道 → 一级碱性喷淋塔 → 二级中和喷淋塔 → 高效除雾器 → 引风机 → 专用排气筒 → 达标排放
广东天域半导体股份有限公司酸雾废气处理工程
六、设计单位简介
广东启绿环保工程设备有限公司是专注于工业废气、废水治理的高新技术企业，在半导体、电子制造、精密化工等高端行业拥有近二十年污染治理经验，业务覆盖环保方案定制、耐腐设备研发制造、施工安装、调试运维及环保验收全流程服务。
公司针对半导体行业酸雾、有机废气等治理难题，已成功为多家芯片制造、外延片生产企业打造定制化解决方案，凭借“材料耐腐性强、净化效率高、运行稳定可靠”的核心优势获得行业认可。我们将依托专业的技术团队与完善的服务体系，结合广东天域半导体的生产工艺特点及环保要求，提供全方位技术支持，确保酸雾废气处理项目高标准落地、长期稳定运行，助力企业实现“高端制造与绿色环保协同发展”的目标。
启绿环保咨询热线：0769-82853990 联系电话：13712725152
