CN103408017A - 高温水循环及闪蒸一体罐以及用于生产多晶硅的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了高温水循环及闪蒸一体罐和用于制备多晶硅的系统。高温水循环及闪蒸一体罐包括：罐体，罐体内限定出闪蒸空间，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却；高温水进口，高温水进口设置在罐体上，并且适于与还原炉相连；冷却水出口，冷却水出口设置在罐体上，并且适于与还原炉相连；闪蒸蒸汽出口，闪蒸蒸汽出口设置在罐体上，并且适于与精馏装置相连；以及蒸汽冷凝液入口，蒸汽冷凝液入口设置在罐体上，并且适于与精馏装置相连。由此，可以实现利用高温水循环和闪蒸的一体化处理。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，更具体的，本发明涉及高温水循环及闪蒸一体罐以及用于生产多晶硅的系统。
背景技术
多晶硅生产中，在CVD还原炉中预先放置硅芯，利用专门的电气装置对其进行加热，超高纯氢气和精馏提纯的三氯氢硅按一定的摩尔配比进入CVD还原炉，在1050～1100℃的硅芯发热体表面上沉积生长多晶硅，同时根据工艺规定和设备的要求，在还原炉钟罩夹套内通入一定流量和温度的高温水，将硅棒对钟罩内壁的辐射热量带走，从而保证硅棒、钟罩的稳定温度、多晶硅的稳定生长。
传统的还原炉高温水系统采用风冷器将炉罩出水进行冷却，使高温入水温度保持在一定的范围内。近几年来，为进行节能降耗，降低生产成本，部分多晶硅生产线（如12对棒还原炉类型）新增余热利用系统，将还原炉钟罩出来的高温水进行闪蒸以降温，然后再返回高温水循环系统，而闪蒸出来的低压蒸汽作为精馏塔的热源。而以上这种工艺，存在以下缺点：
1、还原炉钟罩夹套高温水经过风冷系统、闪蒸系统进行循环，需要控制的参数较多，而且不直观，一般操作人员很难驾驭，同时压降厉害，温度、液位波动较大，控制效果不理想；
2、在原来的高温水系统中新增一套闪蒸设备，投资较大，不利于节能降耗的开展
因此，目前的炉罩出水的冷却循环利用手段仍有待改进，用一种新的装置对还原炉钟罩夹套高温水进行循环和热量回收。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种对还原炉钟罩夹套高温水进行循环和热量回收的手段。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种高温水循环及闪蒸一体罐。根据本发明的实施例，该高温水循环及闪蒸一体罐包括：罐体，所述罐体内限定出闪蒸空间，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却，以便产生闪蒸蒸汽和冷却水；高温水进口，所述高温水进口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将高温水从所述还原炉引入到所述闪蒸空间中；冷却水出口，所述冷却水出口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将经过冷却的高温水返回至所述还原炉；闪蒸蒸汽出口，所述闪蒸蒸汽出口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便对所述闪蒸蒸汽进行精馏得到蒸汽冷凝液；以及蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便将所述蒸汽冷凝液返回至所述闪蒸空间内。由此，可以实现利用高温水循环和闪蒸的一体化处理。
根据本发明的实施例，高温水循环及闪蒸一体罐还可以进一步包括：水位计，所述水位计设置在所述罐体上。由此，可以方便的对高温水循环及闪蒸一体罐内的水位进行监控和调节。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种用于生产多晶硅的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：还原炉，所述还原炉用于制备多晶硅，并且采用高温水对所述还原炉进行恒温；高温水循环及闪蒸一体罐，所述高温水循环及闪蒸一体罐与所述还原炉相连，用于对所述还原炉的高温水进行闪蒸冷却，以便获得闪蒸蒸汽和冷却水；精馏装置，所述精馏装置与所述高温水循环及闪蒸一体罐相连，用于对所述闪蒸蒸汽进行精馏，以便获得蒸汽冷凝液，并将所述蒸汽冷凝液返回至所述高温水循环及闪蒸一体罐，其中，所述高温水循环及闪蒸一体罐包括：罐体，所述罐体内限定出闪蒸空间，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却，以便产生闪蒸蒸汽和冷却水；高温水进口，所述高温水进口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将高温水从所述还原炉引入到所述闪蒸空间中；冷却水出口，所述冷却水出口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将经过冷却的高温水返回至所述还原炉；闪蒸蒸汽出口，所述闪蒸蒸汽出口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便对所述闪蒸蒸汽进行精馏得到蒸汽冷凝液；以及蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便将所述蒸汽冷凝液返回至所述闪蒸空间内。由此，可以有效地对还原炉所产生的高温水进行冷却和循环利用，从而提高了制备多晶硅的效率。
根据本发明的实施例，该用于生产多晶硅的系统还可以具有下列附加技术特征：
在本发明的一个实施例中，在所述冷却水出口与所述还原炉之间设置有高温水泵。由此，可以在将冷却水引入到还原炉之前对其进行加压，从而提高了对还原炉进行保温的效率。
在本发明的一个实施例中，高温水循环及闪蒸一体罐进一步包括：水位计，所述水位计设置在所述罐体上。由此，可以方便的对高温水循环及闪蒸一体罐内的水位进行监控和调节。
在本发明的一个实施例中，在所述精馏装置与所述蒸汽冷凝液入口之间设置有流量调节阀。由此，可以对返回至高温水循环及闪蒸一体罐内的蒸汽冷凝液的量进行控制，从而可以有效地控制高温水循环及闪蒸一体罐内的水位。
在本发明的一个实施例中，进一步包括：第一截止阀和第二截止阀，所述第一截止阀和第二截止阀设置在所述精馏装置与所述蒸汽冷凝液入口之间，并且所述流量调节阀设置在所述第一截止阀和第二截止阀之间，其中，所述第一截止阀和第二截止阀通过管路连接。由此，可以有效地对返回至高温水循环及闪蒸一体罐内的蒸汽冷凝液的量进行控制。
在本发明的一个实施例中，在所述闪蒸蒸汽出口与所述精馏装置之间设置有压力调节阀。由此，可以有效地控制排出的闪蒸蒸汽的量。
在本发明的一个实施例中，进一步包括：第三截止阀和第四截止阀，所述第三截止阀和第四截止阀设置在所述闪蒸蒸汽出口与所述精馏装置之间，并且所述压力调节阀设置在所述第三截止阀和第四截止阀之间，其中，所述第三截止阀和第四截止阀通过管路连接。由此，可以有效地控制排出的闪蒸蒸汽的量。
在本发明的一个实施例中，在所述高温水进口与所述还原炉之间设置有第五截止阀，在所述冷却水出口与所述还原炉之间设置有第六截止阀。由此，可以实现对高温水的循环利用进行有效地控制。
由此，根据本发明的实施例，可以至少实现下列优点之一：
1、通过调节阀、压力表能准确的实现热水的闪蒸，以达到热量的回收目的；
2、热水由还原炉钟罩夹套出来进入循环与闪蒸一体罐，然后从罐底由泵又送回还原炉钟罩夹套，流程短、控制直观，主控人员容易驾驭；
3、整套装置是在原热水循环系统上进行技改，新增设备少，投资低，热量回收效果好，系统稳定。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的高温水循环及闪蒸一体罐的结构示意图以及；
图2是根据本发明一个实施例的用于制备多晶硅的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的第一方面，根据本发明的实施例，本发明提出了一种高温水循环及闪蒸一体罐，其包括在本发明的第一方面，本发明提出了一种高温水循环及闪蒸一体罐。参考图1，根据本发明的实施例，该高温水循环及闪蒸一体罐包括：罐体100、高温水进口120、冷却水出口130、闪蒸蒸汽出口140和蒸汽冷凝液入口150。其中，根据本发明的实施例，罐体100内限定出闪蒸空间110，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却，以便产生闪蒸蒸汽和冷却水。高温水进口120设置在罐体100上，并且适于与还原炉相连，用于将高温水从还原炉引入到所述闪蒸空间中。冷却水出口120设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将经过冷却的高温水返回至还原炉。闪蒸蒸汽出口130设置在罐体100上，并且适于与精馏装置相连，以便对闪蒸蒸汽进行精馏得到蒸汽冷凝液。蒸汽冷凝液入口150设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便将所述蒸汽冷凝液返回至闪蒸空间内。由此，可以实现利用高温水循环和闪蒸的一体化处理。根据本发明的实施例，高温水循环及闪蒸一体罐还可以进一步包括水位计，水位计设置在所述罐体上。由此，可以方便的对高温水循环及闪蒸一体罐内的水位进行监控和调节。
在本发明的第二方面，参考图2，本发明提出了一种用于生产多晶硅的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：还原炉200、高温水循环及闪蒸一体罐100和精馏装置300。根据本发明的实施例，还原炉200用于制备多晶硅，并且采用高温水对所述还原炉进行恒温。高温水循环及闪蒸一体罐100与还原炉200相连，用于对还原炉的高温水进行闪蒸冷却，以便获得闪蒸蒸汽和冷却水。精馏装置300与高温水循环及闪蒸一体罐100相连，用于对闪蒸蒸汽进行精馏，以便获得蒸汽冷凝液，并将蒸汽冷凝液返回至高温水循环及闪蒸一体罐100。另外，根据本发明的实施例，根据本发明的实施例，该高温水循环及闪蒸一体罐包括：罐体100、高温水进口120、冷却水出口130、闪蒸蒸汽出口140和蒸汽冷凝液入口150。其中，根据本发明的实施例，罐体100内限定出闪蒸空间110，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却，以便产生闪蒸蒸汽和冷却水。高温水进口120设置在罐体100上，并且适于与还原炉相连，用于将高温水从还原炉引入到所述闪蒸空间中。冷却水出口120设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将经过冷却的高温水返回至还原炉。闪蒸蒸汽出口130设置在罐体100上，并且适于与精馏装置相连，以便对闪蒸蒸汽进行精馏得到蒸汽冷凝液。蒸汽冷凝液入口150设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便将所述蒸汽冷凝液返回至闪蒸空间内。由此，可以实现利用高温水循环和闪蒸的一体化处理。根据本发明的实施例，高温水循环及闪蒸一体罐还可以进一步包括水位计，水位计设置在所述罐体上。由此，可以方便的对高温水循环及闪蒸一体罐内的水位进行监控和调节。由此，可以有效地对还原炉所产生的高温水进行冷却和循环利用，从而提高了制备多晶硅的效率。
在本发明的一个实施例中，在冷却水出口130与还原炉200之间设置有高温水泵。由此，可以在将冷却水引入到还原炉之前对其进行加压，从而提高了对还原炉进行保温的效率。
在本发明的一个实施例中，在精馏装置300与蒸汽冷凝液入口150之间设置有流量调节阀340。由此，可以对返回至高温水循环及闪蒸一体罐内的蒸汽冷凝液的量进行控制，从而可以有效地控制高温水循环及闪蒸一体罐内的水位。在本发明的一个实施例中，进一步包括：第一截止阀350和第二截止阀360，第一截止阀和第二截止阀设置在精馏装置与蒸汽冷凝液入口之间，并且所述流量调节阀设置在所述第一截止阀和第二截止阀之间，其中，所述第一截止阀和第二截止阀通过管路连接。由此，可以有效地对返回至高温水循环及闪蒸一体罐内的蒸汽冷凝液的量进行控制。在本发明的一个实施例中，在所述闪蒸蒸汽出口与所述精馏装置之间设置有压力调节阀310。由此，可以有效地控制排出的闪蒸蒸汽的量。在本发明的一个实施例中，进一步包括：第三截止阀320和第四截止阀330，所述第三截止阀和第四截止阀设置在所述闪蒸蒸汽出口与所述精馏装置之间，并且所述压力调节阀设置在所述第三截止阀和第四截止阀之间，其中，所述第三截止阀和第四截止阀通过管路连接。由此，可以有效地控制排出的闪蒸蒸汽的量。
在本发明的一个实施例中，在所述高温水进口与所述还原炉之间设置有第五截止阀230，在所述冷却水出口与所述还原炉之间设置有第六截止阀220。由此，可以实现对高温水的循环利用进行有效地控制。热量回收高效，高温水系统运行稳定、操作简单。通过设置第五截止阀230，可以有效控制还原炉的回水压力，保证炉筒内的循环水量；通过设置第六截止阀220，保证泵的出口压力控制在额定值，保证高温水泵连续稳定运行，最终形成高温水通过泵增压在还原炉和水罐内循环，实现对还原炉筒夹套的冷却，保证还原炉生产的安全。
为方便理解，下面对使用本发明实施例的高温水循环及闪蒸一体罐的方法进行描述。参考图2，多晶硅生产中的还原炉钟罩夹套高温水循环与闪蒸一体罐装置与其他设备的连接方式为：
所述高温水循环与闪蒸一体罐罐顶管道一为闪蒸蒸汽的出口，其上安装有压力调节阀PV1，罐顶管道二为高温水进口（管道要求插入罐内热水表面以下）；一体罐封头处安装一套液位计。罐底管道三为蒸汽冷凝液补水，通过液位计和流量调节阀LV2控制补水量。管道四为高温水出口，其通过热水泵加压进入还原炉钟罩夹套。该一体罐顶部管道一上的调节阀两端设置有截止阀，其通过管道连接，顶部管道二上设置有截止阀。底部管道三上的调节阀两端设置有截止阀，其通过管道连接，底部管道四上设置有截止阀。在使用过程中，高温水（压力：0.5～0.6MPa，温度：145～155℃）从还原炉钟罩夹套出来后，由罐顶管道二进入循环与闪蒸一体罐，通过罐顶压力表和管道一上的压力调节阀PV1的自动控制，闪蒸出约0.175MPa的蒸汽，同时高温水温度下降至约130℃，通过罐底管道连接的水泵，将降温后热水输送至还原炉钟罩夹套，以实现热水的循环，而一体罐的液位通过液位调节阀LV2补充蒸汽冷凝液来保证。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种高温水循环及闪蒸一体罐，其特征在于，包括：
罐体，所述罐体内限定出闪蒸空间，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却，以便产生闪蒸蒸汽和冷却水；
高温水进口，所述高温水进口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将高温水从所述还原炉引入到所述闪蒸空间中；
冷却水出口，所述冷却水出口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将经过冷却的高温水返回至所述还原炉；
闪蒸蒸汽出口，所述闪蒸蒸汽出口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便对所述闪蒸蒸汽进行精馏得到蒸汽冷凝液；以及
蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便将所述蒸汽冷凝液返回至所述闪蒸空间内。
2.根据权利要求1所述的高温水循环及闪蒸一体罐，其特征在于，进一步包括：
水位计，所述水位计设置在所述罐体上。
3.一种用于生产多晶硅的系统，其特征在于，包括：
还原炉，所述还原炉用于制备多晶硅，并且采用高温水对所述还原炉进行恒温；
高温水循环及闪蒸一体罐，所述高温水循环及闪蒸一体罐与所述还原炉相连，用于对所述还原炉的高温水进行闪蒸冷却，以便获得闪蒸蒸汽和冷却水；
精馏装置，所述精馏装置与所述高温水循环及闪蒸一体罐相连，用于对所述闪蒸蒸汽进行精馏，以便获得蒸汽冷凝液，并将所述蒸汽冷凝液返回至所述高温水循环及闪蒸一体罐，
其中，
所述高温水循环及闪蒸一体罐包括：
罐体，所述罐体内限定出闪蒸空间，用于对闪蒸空间内的高温水进行闪蒸冷却，以便产生闪蒸蒸汽和冷却水；
高温水进口，所述高温水进口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将高温水从所述还原炉引入到所述闪蒸空间中；
冷却水出口，所述冷却水出口设置在所述罐体上，并且适于与还原炉相连，用于将经过冷却的高温水返回至所述还原炉；
闪蒸蒸汽出口，所述闪蒸蒸汽出口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便对所述闪蒸蒸汽进行精馏得到蒸汽冷凝液；以及
蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口设置在所述罐体上，并且适于与精馏装置相连，以便将所述蒸汽冷凝液返回至所述闪蒸空间内。
4.根据权利要求3所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，在所述冷却水出口与所述还原炉之间设置有高温水泵。
5.根据权利要求3所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，高温水循环及闪蒸一体罐进一步包括：
水位计，所述水位计设置在所述罐体上。
6.根据权利要求3所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，在所述精馏装置与所述蒸汽冷凝液入口之间设置有流量调节阀。
7.根据权利要求6所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，进一步包括：
第一截止阀和第二截止阀，所述第一截止阀和第二截止阀设置在所述精馏装置与所述蒸汽冷凝液入口之间，并且所述流量调节阀设置在所述第一截止阀和第二截止阀之间，其中，所述第一截止阀和第二截止阀通过管路连接。
8.根据权利要求6所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，在所述闪蒸蒸汽出口与所述精馏装置之间设置有压力调节阀。
9.根据权利要求8所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，进一步包括：
第三截止阀和第四截止阀，所述第三截止阀和第四截止阀设置在所述闪蒸蒸汽出口与所述精馏装置之间，并且所述压力调节阀设置在所述第三截止阀和第四截止阀之间，其中，所述第三截止阀和第四截止阀通过管路连接。
10.根据权利要求3所述的用于生产多晶硅的系统，其特征在于，在所述高温水进口与所述还原炉之间设置有第五截止阀，在所述冷却水出口与所述还原炉之间设置有第六截止阀。
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