專利名稱：多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅還原尾氣節(jié)能系統(tǒng)。此系統(tǒng)用于還原爐進(jìn)料氣化、加熱以及還原尾氣冷卻。屬于還原熱量回收利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在嚴(yán)峻的能源形勢和生態(tài)環(huán)境壓力下，伴隨著全球節(jié)約能源，減排二氧化碳，在技術(shù)進(jìn)步和法規(guī)政策的清理推進(jìn)下，太陽能光伏發(fā)電作為一種經(jīng)濟(jì)、清潔、環(huán)保、可永續(xù)的理想能源進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。隨著太陽能產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)的快隨發(fā)展，我國涌現(xiàn)出多晶硅投資生產(chǎn)熱潮。還原爐是多晶硅生產(chǎn)中的核心設(shè)備。氣態(tài)的TCS和H2在還原爐的高溫環(huán)境中反應(yīng)，生成多晶娃棒和還原尾氣，還原尾氣中的TCS回收后進(jìn)入還原爐反應(yīng)生成多晶娃棒，如此循環(huán)生產(chǎn)，以達(dá)到降低成本，節(jié)能減排。目前國內(nèi)絕大部分多晶硅廠均采用改良西門子法，將TCS汽化后與氫氣同時(shí)進(jìn)入 還原爐反應(yīng)生成硅棒，反應(yīng)后的高溫尾氣用冷卻器逐步冷卻后轉(zhuǎn)入CDI然后逐級分離各種成分。很多廠家經(jīng)過幾年發(fā)展，工藝技改，節(jié)能減排，加強(qiáng)對尾氣的高溫回收利用。直接利用高溫尾氣熱量汽化加熱進(jìn)料的進(jìn)爐溫度，可以降低還原爐電耗，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能功效。但是還原生產(chǎn)過程中的尾氣的流量是動(dòng)態(tài)的，甚至在開車以及停爐時(shí)尾氣的熱力無法滿足系統(tǒng)需要熱量，所以系統(tǒng)需要增設(shè)輔助熱源，系統(tǒng)控制相對復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于客服上述不足，解決系統(tǒng)運(yùn)行中還原尾氣流量是動(dòng)態(tài)變化，解決系統(tǒng)開車、停爐熱量不足，系統(tǒng)中無需增設(shè)輔助熱源，簡化控制，高效利用還原尾氣余熱。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括冷卻器、還原爐、氣水換熱器、汽化器和氣氣換熱器，所述還原爐尾氣出口直接和冷卻器進(jìn)口連接，出冷卻器的尾氣接入氣氣換熱器，下步接入氣水換熱器；熱水接入冷卻器，出冷卻器的熱水接入還原爐，下步進(jìn)入氣水換熱器，熱水出了氣水換熱器接入汽化器；TCS和4同時(shí)進(jìn)入汽化器，出了汽化器的混合氣體tcs+h2進(jìn)入氣氣換熱器，氣氣換熱器的混合氣體TCS+H2出口接入還原爐。尾氣流程尾氣從還原爐底部進(jìn)入冷卻器與熱水換熱急冷至合適的溫度，出了冷卻器的尾氣接入氣氣換熱器提供熱量，氣氣換熱器的尾氣出口接入汽水加熱器，尾氣在汽水換熱器中作為加熱介質(zhì)提供熱量，冷卻至合適溫度的還原尾氣進(jìn)入CDI。熱水流程熱水進(jìn)入作為冷卻介質(zhì)進(jìn)入冷卻器，吸收了熱量的熱水從冷卻器接入還原爐，換熱后的熱水通入汽水換熱器，在汽水換熱器中進(jìn)一步加熱后熱水接入汽化器，在汽化器中熱水作為加熱介質(zhì)提供熱量，在汽化器中冷卻后的熱水進(jìn)入水水循環(huán)系統(tǒng)。進(jìn)料流程TCS與潔凈的民在汽化器中用熱水預(yù)熱汽化并過熱至一定溫度，同時(shí)進(jìn)入氣氣換熱器。在氣氣換熱器中尾氣與混合氣體(tcs+h2)完成換熱過程，混合氣體(tcs+h2)溫度進(jìn)一步提高，還原尾氣溫度逐步下降，達(dá)到一定溫度的混合氣體(TCS+ H2)進(jìn)入還原爐。本實(shí)用新型的有益效果是I、采用本系統(tǒng)可以節(jié)省氣化TCS和加熱H2所需的熱水或蒸汽，節(jié)約能源，降低成本。2、采用本系統(tǒng)可以解決生產(chǎn)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)尾氣熱量不足，無法滿足汽化量要求生產(chǎn)過程中尾氣流量變化，熱量不穩(wěn)定問題。3、本系統(tǒng)提高混合氣體進(jìn)入還原爐的溫度，降低還原爐能耗，而且保證進(jìn)入還原爐的均是氣體，避免液體進(jìn)入，確保硅棒成型及質(zhì)量滿足要求。4、本系統(tǒng)冷卻器滿足還原尾氣急冷，滿足工藝需求，保證進(jìn)入下級設(shè)備的尾氣溫
度低于50(TC，確保下級設(shè)備選材經(jīng)濟(jì)性。5、本系統(tǒng)高效回收利用還原尾氣熱量，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用。

圖I為發(fā)明多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)示意圖。圖中附圖標(biāo)記冷卻器I、還原爐2、氣水換熱器3、汽化器4、氣氣換熱器5。
具體實(shí)施方式
參見圖1，圖I為本實(shí)用新型多晶娃還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)不意圖。由圖I可以看出，本實(shí)用新型多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)，包括冷卻器I、還原爐2、氣水換熱器3、汽化器4和氣氣換熱器5，所述還原爐2尾氣出口直接和冷卻器I進(jìn)口連接，出冷卻器I的尾氣接入氣氣換熱器5，下步接入氣水換熱器3 ;熱水接入冷卻器1，出冷卻器I的熱水接入還原爐2，下步進(jìn)入氣水換熱器3，熱水出了氣水換熱器3接入汽化器4 ； TCS和H2同時(shí)進(jìn)入汽化器4，出了汽化器4的混合氣體TCS+H2進(jìn)入氣氣換熱器5，氣氣換熱器5混合氣體TCS+H2出口接入還原爐2。所述冷卻器I采用的是夾套冷卻器。所述尾氣被冷卻至180°C以下，混合氣體TCS+H2完全氣體狀態(tài)進(jìn)入還原爐。工作原理TCS和H2同時(shí)進(jìn)入汽化器4汽化，汽化后的TCS與加熱的H2組成混合氣進(jìn)入氣氣換熱器5加熱至一定溫度，出氣氣換熱器5的混合氣直接進(jìn)入還原爐2 ;熱水進(jìn)入冷卻器I被加熱至一定溫度，流出冷卻器I的熱水流入還原爐2被進(jìn)一步加熱，從還原爐2接入汽水換熱器3的熱水再次被加熱，從汽水換熱器3出的熱水接入汽化器4冷卻，然后進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)。尾氣從還原爐2流出進(jìn)入冷卻器I與熱水換熱，從冷卻器I流出的尾氣接入氣氣換熱器5被冷卻，出氣氣換熱器5的還原尾氣進(jìn)入汽水換熱器3進(jìn)一步降溫，然后進(jìn)入⑶I。
權(quán)利要求1.一種多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括冷卻器(I)、還原爐(2)、氣水換熱器(3)、汽化器(4)和氣氣換熱器(5)，所述還原爐(2)尾氣出口直接和冷卻器(I)進(jìn)口連接，出冷卻器(I)的尾氣接入氣氣換熱器(5)，下步接入氣水換熱器(3);熱水接入冷卻器(1)，出冷卻器(I)的熱水接入還原爐(2)，下步進(jìn)入氣水換熱器(3)，熱水出了氣水換熱器(3)接入汽化器(4) ；TCS和H2同時(shí)進(jìn)入汽化器(4)，出了汽化器(4)的混合氣體TCS+H2進(jìn)入氣氣換熱器(5)，氣氣換熱器(5)的混合氣體TCS+H2出口接入還原爐(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻器(I)采用的是夾套冷卻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述尾氣被冷卻至180°C以下，混合氣體TCS+H2完全氣體狀態(tài)進(jìn)入還原爐。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多晶硅還原爐尾氣節(jié)能系統(tǒng)。屬于還原熱量回收利用技術(shù)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括冷卻器(1)、還原爐(2)、氣水換熱器(3)、汽化器(4)和氣氣換熱器(5)，所述還原爐(2)尾氣出口直接和冷卻器(1)進(jìn)口連接，出冷卻器(1)的尾氣接入氣氣換熱器(5)，下步接入氣水換熱器(3)；熱水接入冷卻器(1)，出冷卻器(1)的熱水接入還原爐(2)，下步進(jìn)入氣水換熱器(3)，熱水出了氣水換熱器(3)接入汽化器(4)；TCS和H2同時(shí)進(jìn)入汽化器(4)，出了汽化器(4)的混合氣體TCS+H2進(jìn)入氣氣換熱器(5)，氣氣換熱器(5)的混合氣體TCS+H2出口接入還原爐(2)。本系統(tǒng)簡單可靠，可實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中無需增設(shè)輔助熱源，簡化控制，高效利用還原尾氣余熱。
文檔編號C01B33/035GK202625863SQ20122027237
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者孫惺惺, 李子林, 劉美芬, 陳丞浩, 李引平 申請人:江蘇雙良新能源裝備有限公司