CN102730695B - 多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法、系统及利用该方法和系统的多晶硅还原工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热能的回收利用方法及系统，尤其是一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法及系统，还涉及利用该方法和系统的多晶硅还原工艺。本发明最大程度的利用了还原尾气所携带的全部热量，相比传统工艺，降低了还原系统冷负荷，还原冷负荷指传统工艺中循环水带走的热量，其中很大一部分热量被混合气进气吸收了,因此降低了循环水泵电负荷，循环水散热用得冷却塔也省去了，从而降低了电耗和水耗；减少了还原热负荷，还原尾气加热完进入的氢气与三氯氢硅的混合物，不足的热量再用蒸汽补充，和传统方法比自然降低了蒸汽的消耗，蒸汽是通过燃料加热水得来的，所以降低了燃料消耗和水耗，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种热能的回收利用方法及系统，尤其是一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法及系统，还涉及利用该方法和系统的多晶硅还原工艺。
背景技术
多晶硅制备是一个高耗能的产业，如何改进工艺降低生产成本则成为各企业是否可持续发展的重点，而各工序余热的利用又是该重点中的重点。
目前国内多晶硅企业还原工序通常的生产流程都是将氢气和三氯氢硅进入鼓泡汽化器内混合，通过外供蒸汽加热汽化后，按一定配比进入出入气换热器与还原尾气换热，接着进入还原炉并在其内部约1100℃高温的硅芯表面生成多晶硅，反应后的还原尾气温度较高，先经过尾气冷却管用循环水冷却后，进入出入气换热器和混合气进气进行换热，而后通过还原尾气冷却器用循环水冷却至100℃再进入尾气回收工序。此流程中还原尾气中所含的热量均被循环冷却水带走，造成很大的能量浪费。
目前还没有一种方法能有效地减少循环冷却水造成的热量损失以及减少系统能耗。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种多晶硅还原工艺中能充分利用热能的还原尾气回收利用方法及系统。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法，包括尾气换热步骤，还包括以下步骤，
氢气和三氯氢硅进入列管式鼓泡汽化器内混合形成混合气，通过外供蒸汽加热汽化后顺次进入出入气换热器、混合气尾气换热管后，进入还原炉内，还原炉内有硅芯，用于与混合气反应；
混合气通过还原炉内高温硅芯加热反应后，形成的高温还原尾气形式排出还原炉，顺次经过混合气尾气换热管、出入气换热器与混合气进气换热，利用还原尾气所带热量加热混合气进气；
从出入气换热器出来的还原尾气，再进入列管式鼓泡汽化器中加热进入的氢气与三氯氢硅的混合物并将其汽化，随着还原炉内多晶硅棒生长时间增长，还原尾气携带热量会逐渐上升，则列管式汽化器所需的蒸汽会越来越少，直至达到可无需使用蒸汽；
还原尾气最后通过尾气回收系统回收。
列管式鼓泡汽化器中还设有换热器，进入换热器中的高温还原尾气可与换热器外的混合气进气充分换热。
优选的是，列管式鼓泡汽化器中的换热器为U型管换热器。
优选的是，列管式鼓泡汽化器中的换热器为U型翅片管换热器。
混合气尾气换热管为双层套管，内层通过还原尾气，外层通过混合气进气。
优选的是，出入气换热器为套管式换热器。
优选的是，出入气换热器为列管式换热器。
优选的是，出入气换热器为U型管式换热器。
所述列管式鼓泡汽化器外面有一层套筒，蒸汽进入套筒中加热氢气和三氯氢硅的混合物，加热后蒸汽冷凝为凝液排出套筒。
根据高温的还原尾气的温度和还原炉开炉个数调节蒸汽流量，还原尾气携带热量逐渐上升时，相应减少蒸汽提供量直至无需提供蒸汽。
一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统，包括出入器换热器、还原炉和尾气回收系统。该回收利用系统还包括混合尾气换热管和列管式鼓泡汽化器，列管式鼓泡汽化器通过进料管道与出入气换热器连接，出入气换热器通过进料管道与混合气尾气换热管连接，混合气尾气换热管通过进料管道与还原炉连接，还原炉通过尾气排出管道与混合气尾气换热管连接，混合气尾气换热管通过尾气排出管道与出入气换热器连接，出入气换热器通过尾气排出管道与列管式鼓泡汽化器连接，列管式鼓泡汽化器通过管道与尾气回收系统连接。
列管式鼓泡汽化器中还设有换热器，出入气换热器通过尾气排出管道与换热器入口连接，换热器出口与尾气回收系统连接。
优选的是，列管式鼓泡汽化器中的换热器为U型管换热器。
优选的是，列管式鼓泡汽化器中的换热器为U型翅片管换热器。
优选的是，出入气换热器为套管式换热器。
优选的是，出入气换热器为列管式换热器。
优选的是，出入气换热器为U型管式换热器。
混合气尾气换热管为双层套管。
列管式鼓泡汽化器外面有一层用于通入蒸汽加热的套筒。
本发明的多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法、系统及利用该方法和系统的多晶硅还原工艺包括上述各项特征构成的任意组合。
本发明最大程度地利用了还原尾气所携带的全部热量，相比传统工艺，降低了还原系统冷负荷，还原冷负荷指传统工艺中循环水带走的热量，其中很大一部分热量被混合气进气吸收了,因此降低了循环水泵电负荷，循环水散热用得冷却塔也省去了，从而降低了电耗和水耗；减少了还原热负荷，还原尾气加热完进入的氢气与三氯氢硅的混合物，不足的热量再用蒸汽补充，和传统方法比自然降低了蒸汽的消耗，蒸汽是通过燃料加热水得来的，所以降低了燃料消耗和水耗，节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明的多晶硅还原工艺中热能的回收利用过程示意图。
图2是本发明图1中的列管式鼓泡汽化器的一优选实施例的示意图。
1—列管式鼓泡汽化器、2—出入气换热器、3—混合气尾气换热管、4—还原炉、5—尾气回收系统、6—氯硅烷贮罐、11—U型翅片管换热器。
具体实施方式
为了进一步解释本发明，下面结合附图对本发明的一优选实施方式进行描述。
如图1所示，一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法，包括尾气换热步骤，还包括以下步骤：
氢气和三氯氢硅进入列管式鼓泡汽化器1内混合形成混合气，通过外供蒸汽加热汽化后顺次进入出入气换热器2、混合气尾气换热管3后，进入还原炉4内，还原炉4内有硅芯，用于与混合气反应；
混合气通过还原炉4内高温硅芯加热反应后，形成的高温还原尾气排出还原炉4，顺次经过混合气尾气换热管3、出入气换热器2与混合气进气换热，利用还原尾气所带热量加热混合气进气；
从出入气换热器2出来的还原尾气，再进入列管式鼓泡汽化器1中加热进入的氢气与三氯氢硅的混合物并将其汽化。随着还原炉4内多晶硅棒生长时间增长，还原尾气携带热量会逐渐上升，则列管式鼓泡汽化器1所需的蒸汽会越来越少，直至达到可无需使用蒸汽；
还原尾气最后通过尾气回收系统回收，其中还原尾气中的四氯化硅等高沸物会冷凝成为液相氯硅烷，并贮存在氯硅烷贮罐内。
如附图2所示，列管式鼓泡汽化器1中还设有换热器，进入换热器中的高温还原尾气可与换热器外的混合气进气充分换热。
列管式鼓泡汽化器1 中的换热器为U型翅片管换热器11。
混合气尾气换热管3为双层套管，内层通过还原尾气，外层通过混合气进气。
出入气换热器2为U型管式换热器。
所述列管式鼓泡汽化器1外面有一层套筒，蒸汽进入套筒中加热氢气和三氯氢硅的混合物，加热后蒸汽冷凝为凝液排出套筒。
根据高温的还原尾气的温度和还原炉4开炉个数调节蒸汽流量，还原尾气携带热量逐渐上升时，相应减少蒸汽提供量直至无需提供蒸汽。
如图1所示，一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统，包括出入器换热器2、还原炉4和尾气回收系统。该回收利用系统还包括混合尾气换热管3和列管式鼓泡汽化器1，列管式鼓泡汽化器1通过进料管道与出入气换热器2连接，出入气换热器2通过进料管道与混合气尾气换热管3连接，混合气尾气换热管3通过进料管道与还原炉4连接，还原炉4通过尾气排出管道与混合气尾气换热管3连接，混合气尾气换热管3通过尾气排出管道与出入气换热器2连接，出入气换热器2通过尾气排出管道与列管式鼓泡汽化器1连接，列管式鼓泡汽化器1通过管道与尾气回收系统连接。
列管式鼓泡汽化器1中还设有换热器，出入气换热器2通过尾气排出管道与换热器入口连接，换热器出口与尾气回收系统5连接。
列管式鼓泡汽化器1中的换热器为U型翅片管换热器11。
混合气尾气换热管为双层套管。
列管式鼓泡汽化器外面有一层用于通入蒸汽的套筒。
出入气换热器为U型管式换热器。
以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法，包括尾气换热步骤，还包括以下步骤:
氢气和三氯氢硅进入列管式鼓泡汽化器内混合形成混合气，通过外供蒸汽加热汽化后顺次进入出入气换热器、混合气尾气换热管后，进入还原炉内，还原炉内有硅芯，用于与混合气反应；
混合气通过还原炉内高温硅芯加热反应后，形成的高温还原尾气形式排出还原炉，顺次经过混合气尾气换热管、出入气换热器与混合气进气换热，利用还原尾气所带热量加热混合气进气；
从出入气换热器出来的还原尾气，再进入列管式鼓泡汽化器中加热进入的氢气与三氯氢硅的混合物并将其汽化；所述高温还原尾气顺次经过混合气尾气换热管、出入气换热器和列管式鼓泡汽化器三次换热后，其热能已经得到充分利用；随着还原炉内多晶硅棒生长时间增长，还原尾气携带热量会逐渐上升，则列管式汽化器所需的蒸汽会越来越少，直至达到可无需使用蒸汽；
还原尾气最后通过尾气回收系统回收；
所述混合气尾气换热管为双层套管，内层通过还原尾气，外层通过混合气进气；所述列管式鼓泡汽化器中还设有换热器，进入换热器中的高温还原尾气可与换热器外的混合气进气充分换热。
2.如权利要求1所述的多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法，其特征在于：列管式鼓泡汽化器中的换热器为U型管换热器或者U型翅片管换热器。
3.如权利要求1、2中任一所述的多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法，其特征在于：根据高温的还原尾气的温度和还原炉开炉个数调节蒸汽流量，还原尾气携带热量逐渐上升时，相应减少蒸汽提供量直至无需提供蒸汽。
4.一种多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统，包括出入器换热器、还原炉和尾气回收系统，其特征在于：所述多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统还包括混合尾气换热管和列管式鼓泡汽化器，列管式鼓泡汽化器通过进料管道与出入气换热器连接，出入气换热器通过进料管道与混合气尾气换热管连接，混合气尾气换热管通过进料管道与还原炉连接，还原炉通过尾气排出管道与混合气尾气换热管连接，混合气尾气换热管通过尾气排出管道与出入气换热器连接，出入气换热器通过尾气排出管道与列管式鼓泡汽化器连接，列管式鼓泡汽化器通过管道与尾气回收系统连接；所述列管式鼓泡汽化器中还设有换热器，出入气换热器通过尾气排出管道与换热器入口连接，换热器出口与尾气回收系统连接。
5.如权利要求4所述的多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统，其特征在于：列管式鼓泡汽化器中的换热器为U型管换热器或者U型翅片管换热器。
6.如权利要求4、5中任一所述的多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统，其特征在于：列管式鼓泡汽化器外面有一层用于通入蒸汽加热的套筒。
7.采用了如权利要求6中所述的多晶硅还原工艺中热能的回收利用系统的多晶硅还原工艺。
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| CN201626834U (zh) * | 2010-01-08 | 2010-11-10 | 宜昌南玻硅材料有限公司 | 蒸发器中使混合气体完全气化的装置 |
| CN202170245U (zh) * | 2011-08-24 | 2012-03-21 | 雅安永旺硅业有限公司 | 一种多点进料的多晶硅还原炉 |
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