專(zhuān)利名稱(chēng)：Cvd反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型實(shí)用涉及多晶娃生產(chǎn)領(lǐng)域中采用CVD,即化學(xué)氣相沉積(Chemical VaporDeposition)反應(yīng)爐生產(chǎn)多晶硅的裝置，具體是一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，在電子信息基礎(chǔ)材料、太陽(yáng)能電池等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。多晶娃是生廣單晶娃的原料。改良西門(mén)子法是目前主要的生產(chǎn)太陽(yáng)能及電子級(jí)多晶硅的工業(yè)路線(xiàn)。方法是將工業(yè)級(jí)硅粉與氯化氫反應(yīng)生成三氯氫硅，再讓三氯氫硅在氫氣氛圍下在CVD反應(yīng)爐中還原沉積得到多晶娃。 CVD還原爐內(nèi)反應(yīng)溫度在1080 1200°C之間，反應(yīng)體系復(fù)雜(HCL、H2, SiH2CL2等)，改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅中常在CVD反應(yīng)爐鐘罩外夾套循環(huán)水冷卻水，以降低反應(yīng)爐鐘罩的金屬壁溫，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。通常，自CVD反應(yīng)爐鐘罩的循環(huán)冷卻水經(jīng)空冷器冷卻后，再返回CVD反應(yīng)爐鐘罩循環(huán)利用。鐘罩冷卻水帶走的熱量，占CVD反應(yīng)爐能耗的60 %以上，本新型實(shí)用專(zhuān)利可將鐘罩循環(huán)水產(chǎn)生高位能蒸汽直接供精餾裝置使用，可大幅減少設(shè)備投資、降低能耗和對(duì)蒸汽的消耗。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅中利用CVD反應(yīng)爐直接產(chǎn)高位能蒸汽，，提供一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，CVD爐產(chǎn)生的蒸汽可直接用于精餾裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)如下CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)包括CVD還原爐、空氣冷卻器、閃蒸罐、循環(huán)水輸送泵。本系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)CVD還原爐鐘罩側(cè)操作壓力，將CVD還原爐產(chǎn)生的熱水在閃蒸罐內(nèi)產(chǎn)生高位能蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)蒸汽管網(wǎng)可直接送入精餾裝置作為精餾塔熱媒。采用本實(shí)用新型的系統(tǒng)，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)蒸汽的規(guī)格。一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，包括CVD反應(yīng)爐I、空氣冷卻器2和閃蒸罐3，所述CVD反應(yīng)爐I的CVD反應(yīng)爐出口 7通過(guò)高溫循環(huán)水管8連接閃蒸罐3，閃蒸罐3頂部連接有高位能蒸汽輸送管9，空氣冷卻器2與CVD反應(yīng)爐I的CVD反應(yīng)爐出口 7連接。所述的CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)還包括循環(huán)水輸送泵4、界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管5和鐘罩循環(huán)水管6，界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管5連接循環(huán)水輸送泵4的進(jìn)水管，鐘罩循環(huán)水管6 —端連接循環(huán)水輸送泵4出水管，鐘罩循環(huán)水管6另一端連接至CVD反應(yīng)爐I的鐘罩。所述空氣冷卻器2設(shè)置在CVD反應(yīng)爐I的側(cè)方。所述閃蒸罐3底部通過(guò)熱水管10連接至循環(huán)水輸送泵4。CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽的操作方法，自循環(huán)泵4的約145°C鐘罩循環(huán)水通過(guò)鐘罩循環(huán)水管6，進(jìn)入CVD反應(yīng)爐I鐘罩內(nèi)，循環(huán)水將CVD反應(yīng)爐鐘罩內(nèi)壁溫度維持在不超過(guò)400°C，同時(shí)循環(huán)水將被加熱到約160°C。160°C的循環(huán)水通過(guò)高溫循環(huán)水管8進(jìn)入閃蒸罐3，閃蒸罐3的操作溫度維持在143 148°C之間，循環(huán)水在此閃蒸，產(chǎn)生的約145°C的蒸汽進(jìn)入精餾裝置直接作為精餾塔的熱媒，閃蒸罐3內(nèi)的熱水通過(guò)熱水管10則與來(lái)自界區(qū)的循環(huán)水補(bǔ)水通過(guò)界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管5進(jìn)入循環(huán)水輸送泵4，加壓后送入CVD反應(yīng)爐I鐘罩內(nèi)循環(huán)。為防止閃蒸系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，為保護(hù)CVD反應(yīng)爐，在CVD反應(yīng)爐鐘罩循環(huán)水出口側(cè)設(shè)置空氣冷卻器2，可以在線(xiàn)啟用。CVD反應(yīng)爐I產(chǎn)生的蒸汽可直接進(jìn)入精餾裝置作為精餾塔熱媒，不需額外的熱泵系統(tǒng)。正常操作時(shí)，空氣冷卻器2無(wú)需開(kāi)啟。依精餾裝置精餾塔操作參數(shù)及熱媒需求量的不同，CVD反應(yīng)爐產(chǎn)生的蒸汽規(guī)格有所不同，蒸汽通常在143 148°C之間。本新型實(shí)用的有益效果在于將來(lái)自CVD反應(yīng)爐的鐘罩循環(huán)水直接產(chǎn)生高位能蒸汽，產(chǎn)生的高位能蒸汽可直接進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)作為精餾裝置精餾塔的熱媒。與常規(guī)的CVD反應(yīng)爐鐘罩循環(huán)水產(chǎn)二次蒸汽相比，本專(zhuān)利不需要熱泵技術(shù)以提高其產(chǎn)生二次蒸汽的品味，可大大節(jié)約設(shè)備投資，以年產(chǎn)5000噸多晶硅為例，據(jù)測(cè)算，可節(jié)省設(shè)備投資約3000萬(wàn)RMB，同時(shí)，可產(chǎn)145°C蒸汽41噸/小時(shí)。

圖I為本實(shí)用新型的CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為CVD反應(yīng)爐、2為空氣冷卻器、3為閃蒸罐、4為循環(huán)水輸送泵、5為界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管、6為鐘罩循環(huán)水管、7為CVD反應(yīng)爐出口、8為高溫循環(huán)水管、9為高位能蒸汽輸送管、10為熱水管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利所提供得的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1，一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，包括CVD反應(yīng)爐I、空氣冷卻器2和閃蒸罐3，所述CVD反應(yīng)爐I的CVD反應(yīng)爐出口 7通過(guò)高溫循環(huán)水管8連接閃蒸罐3，閃蒸罐3頂部連接有高位能蒸汽輸送管9，空氣冷卻器2與CVD反應(yīng)爐I的CVD反應(yīng)爐出口 7連接。CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)還包括循環(huán)水輸送泵4、界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管5和鐘罩循環(huán)水管6，界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管5連接循環(huán)水輸送泵4的進(jìn)水管，鐘罩循環(huán)水管6 —端連接循環(huán)水輸送泵4出水管，鐘罩循環(huán)水管6另一端連接至CVD反應(yīng)爐I的鐘罩。空氣冷卻器2設(shè)置在CVD反應(yīng)爐I的側(cè)方。閃蒸罐3底部通過(guò)熱水管10連接至循環(huán)水輸送泵4。以年產(chǎn)5000噸多晶硅，采用改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅為例，本實(shí)用新型的操作方法如下來(lái)自CVD反應(yīng)爐I的鐘罩循環(huán)水通過(guò)高溫循環(huán)水管8送至閃蒸罐3，在閃蒸罐3內(nèi)完成閃蒸，閃蒸產(chǎn)生的高位能蒸汽通過(guò)可高位能蒸汽輸送管9直接送至精餾裝置，作為操作精餾塔的熱媒。閃蒸罐3內(nèi)的熱水通過(guò)熱水管10與鐘罩循環(huán)水補(bǔ)水，經(jīng)循環(huán)水輸送泵4，加壓后，送至CVD反應(yīng)爐I鐘罩內(nèi)，完成一次循環(huán)。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，在CVD反應(yīng)爐出口 7側(cè)設(shè)置空氣冷卻器2，在閃蒸罐出現(xiàn)異常時(shí)，空氣冷卻器可投入運(yùn)行，冷卻CVD反應(yīng)爐I鐘罩循環(huán)水，以保護(hù)CVD反應(yīng)爐I穩(wěn)定運(yùn)行。依精餾裝置精餾塔操作參數(shù)及熱媒需求量的不同，CVD反應(yīng)爐產(chǎn)生的蒸汽規(guī)格有所不同，蒸汽通常在143 148°C之間。本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成如下CVD反應(yīng)爐I產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)包括CVD反應(yīng)爐I、空氣冷卻器2、閃蒸罐3、循環(huán)水輸送泵4。其特征是通過(guò)調(diào)節(jié)CVD反應(yīng)爐I鐘罩側(cè)操作壓力，將CVD反應(yīng)爐鐘罩側(cè)產(chǎn)生的熱水引入閃蒸罐3，在閃蒸罐3內(nèi)產(chǎn)生高位能蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)蒸汽管網(wǎng)可直接送入精餾裝置作為精餾塔熱媒。為了適應(yīng)蒸汽用戶(hù)的要求，采用本實(shí)用新型的系統(tǒng)，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整蒸汽的規(guī)格。同時(shí)，為保證整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，在CVD反應(yīng)爐鐘罩循環(huán)水出口側(cè)設(shè)置空氣冷卻器2，在閃蒸系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí)，保證CVD反應(yīng)爐的安全。圖I所示的CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)的操作方法如下循環(huán)水輸送泵4的約145°C鐘罩循環(huán)水，進(jìn)入CVD反應(yīng)爐I鐘罩內(nèi)，循環(huán)水將CVD反應(yīng)爐鐘罩內(nèi)壁溫度維持在不超過(guò)400°C，同時(shí)循環(huán)水將被加熱到約160°C。160°C的循環(huán)水進(jìn)入閃蒸罐3，閃蒸罐的操作溫度維持在143 148°C之間，循環(huán)水在此閃蒸，產(chǎn)生的約145°C的蒸汽進(jìn)入精餾裝置直接作為精餾塔的熱媒，閃蒸罐內(nèi)的熱水則與來(lái)自界區(qū)的循環(huán)水補(bǔ)水進(jìn)入循環(huán)水輸送泵4，加壓后送入CVD反應(yīng)爐I鐘罩內(nèi)循環(huán)。為防止閃蒸系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，為保護(hù)CVD反應(yīng)爐，在CVD反應(yīng)爐鐘罩循環(huán)水出口側(cè)設(shè)置空氣冷卻器2，可以在線(xiàn)啟用。為更好的說(shuō)明本專(zhuān)利在節(jié)能降耗方面的優(yōu)勢(shì)，以某5000噸多晶硅裝置中36對(duì)棒CVD反應(yīng)爐為例，加以說(shuō)明。單臺(tái)CVD反應(yīng)爐鐘罩循環(huán)水進(jìn)出溫度為145 160°C，所需水量約135t/h，經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)后，可產(chǎn)145°C蒸汽約4. lt/h,5000噸多晶硅裝置以12臺(tái)CVD反應(yīng)爐計(jì)，則可產(chǎn)蒸汽49.2t/h。同時(shí)，本系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，空氣冷卻器可以停止運(yùn)行，可年節(jié)約用電I. 76X 105kwh上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求1.一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，其特征是包括CVD反應(yīng)爐(I)、空氣冷卻器(2)和閃蒸罐(3)，所述CVD反應(yīng)爐(I)的CVD反應(yīng)爐出口(7)通過(guò)高溫循環(huán)水管(8)連接閃蒸罐(3)，閃蒸罐(3)頂部連接有高位能蒸汽輸送管(9)，空氣冷卻器(2)與CVD反應(yīng)爐(I)的CVD反應(yīng)爐出口(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，其特征是所述的CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)還包括循環(huán)水輸送泵(4)、界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管(5)和鐘罩循環(huán)水管(6)，界區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水管(5)連接循環(huán)水輸送泵(4)的進(jìn)水管，鐘罩循環(huán)水管(6) —端連接循環(huán)水輸送泵(4)出水管，鐘罩循環(huán)水管(6)另一端連接至CVD反應(yīng)爐(I)的鐘罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，其特征是所述空氣冷卻器⑵設(shè)置在CVD反應(yīng)爐⑴的側(cè)方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，其特征是所述閃蒸罐(3)底部通過(guò)熱水管(10)連接至循環(huán)水輸送泵(4)。
專(zhuān)利摘要一種CVD反應(yīng)爐產(chǎn)高位能蒸汽系統(tǒng)，其特征是包括CVD反應(yīng)爐(1)、空氣冷卻器(2)和閃蒸罐(3)，所述CVD反應(yīng)爐(1)的CVD反應(yīng)爐出口(7)通過(guò)高溫循環(huán)水管(8)連接閃蒸罐(3)，閃蒸罐(3)頂部連接有高位能蒸汽輸送管(9)，空氣冷卻器(2)與CVD反應(yīng)爐(1)的CVD反應(yīng)爐出口(7)連接。本新型實(shí)用專(zhuān)利將多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中在CVD反應(yīng)爐中產(chǎn)生的熱水，引入高位能蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，生成的蒸汽可直接作為多晶硅精餾裝置的熱媒。大大降低了多晶硅生產(chǎn)過(guò)程對(duì)能源的消耗，可產(chǎn)蒸汽49.2t/h，年節(jié)約用電1.76×105kw·h。
文檔編號(hào)C01B33/021GK202594789SQ20122014637
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者遲志奎, 芮元慶, 孫武 申請(qǐng)人:南京合創(chuàng)化工工程有限公司