CN104896893A - 一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机。包括中空壳体、中空锥套系统、进料系统、出料口、热载体进出口、封头结构、旋转接头和驱动装置；进料系统设置在中空锥套系统内；中空锥套系统设置在中空壳体内；中空壳体外设置物料蒸汽出口和卸料阀。中空锥套系统包括空心轴、中空锥套以及外螺带，中空锥套外焊接有外螺带辐杆，外螺带与外螺带辐杆连接；位于两端的两根为中空辐杆，一根与中空锥套连通，另一根与热载体出口通道相连通。与传统多晶硅渣浆干燥机相比，通过中空锥套和中空壳体的两次间接加热，辅以锥套外中空外螺带的搅拌加热，提高了单位体积的传热面积；同时连干燥机是一种连续工作的干燥机，降低设备承载量，适用多晶硅大规模生产。

Description

一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机

技术领域

本发明属于多晶硅生产技术领域，特别是西门子法生产多晶硅中固渣回收的一种高效率干燥机；涉及一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机。

背景技术

目前国内外多晶硅生产企业主要采用“改良西门子法”。多晶硅生产过程中三氯氢硅的提纯精制、冷氢化及还原炉结硅都会产生粉状物质形成固渣，影响工艺过程的稳定运行；并且固渣中含有未反应完全的硅粉和SiCl4、SiHCl3等氯硅烷副产物，其所占体积高达80％，而这些物质是具有较强毒性、危险性的污染物，一旦与水或空气接触极易发生反应，所以要通过干燥机浓缩固渣，回收固渣中的氯硅烷并分离出固体物质。

首先，传统多晶硅渣浆干燥浓缩多采用间歇操作的干燥设备，随着企业多晶硅生产量的增加，这就要求干燥设备一次投料量巨大，且液态待蒸发组分所占体积比大，因此要求设备承载量大，热负荷大。

其次，多晶硅生产一直被冠以“高能耗，高排放”的“两高”之名。传统多晶硅渣浆干燥浓缩的效率达到60％-70％，还有进一步提升的空间。

再者，传统多晶硅渣浆干燥机密封结构简单，考虑多晶硅固渣物料的特性，这种密封结构设计方式很不合理：

第一、多晶硅渣浆中的三氯氢硅、四氯化硅等成分严禁与空气和水接触，传统设备虽然在密闭条件下运行，但是很难保证密封效果，因此在一定程度上造成了对环境的污染。

第二、多晶硅渣浆中的硅粉、二氧化硅固体微粒的存在，对于传动轴的密封结构提出了更高要求。

因此，多晶硅渣浆干燥机要更好的满足多晶硅固渣回收工艺条件和操作要求，实现连续操作，且其密封结构要更合理，以保证干燥机干燥效率高从而能降低多晶硅生产成本，安全、稳定、高效的生产。

发明内容

本发明提供了一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机，尤其提供一种用于多晶硅氯硅烷固渣处理的连续式干燥机。其回转锥套结构增大了单位体积的传热面积，通过出口串联多个星形阀可以实现连续出料，解决了传统多晶硅渣浆干燥机承载量大，热负荷大，干燥效率不高，密封结构设计不合理的问题。

本发明的技术方案如下：

一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机，包括中空壳体、中空锥套系统、进料系统、出料口、热载体进出口、封头结构、旋转接头和驱动装置；进料系统设置在中空锥套系统内；中空锥套系统设置在中空壳体内；中空壳体外设置物料蒸汽出口和卸料阀。

所述的中空锥套系统包括空心轴、中空锥套以及外螺带，中空锥套外焊接有外螺带辐杆，外螺带与外螺带辐杆连接；位于两端的两根为中空辐杆，一根与中空锥套连通，另一根与热载体出口通道相连通。

所述的进料系统包括进料管、进料口、内螺带、内螺带辐杆，内螺带辐杆焊接在轮毂上，与内螺带连接；进料管的一端制造成光滑的球面，嵌在中空锥套内的凹槽里。

所述的驱动装置传动带动中空锥套系统转动。

所述的空心轴内部设有热载体进出通道，进口通道4012与锥筒的腔体4022相连通，热载体的进口管线G经旋转接头连接空心轴的热载体通道4012，外螺带热载体入口连接中空外螺带403，然后连接设置有热载体出口4042的热载体出口通道4011，再连接旋转接头的热载体出口管线。

所述的中空锥套系统一端通过轴承固定，另一端通过滚轮支撑于中空壳体内壁的凸缘上。

所述的内螺带与内螺带辐杆通过螺钉连接。

所述的中空锥套的大端的末端与筒体及封头之间设置有间隙，以便于物料由锥套内向锥套外运动。

所述的中空锥套系统的轴端设置旋转接头，旋转接头与空心轴4通过螺纹连接或者法兰连接。

详细说明如下：

一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机，主要包括中空壳体、中空锥套系统、进料系统、出料口、热载体进出口、封头结构、旋转接头、驱动装置。所述干燥机中空壳体外设置物料蒸汽出口和星型卸料阀，其上部设置热载体进口，下部设置热载体出口。所述的封头结构包括两端的带夹套的封头，封头上均设置热载体的进出口。

所述的中空锥套系统包括空心轴、中空锥套以及外螺带，中空锥套与空心轴通过焊接连接为一体；所述的外螺带为中空螺带；所述的中空锥套外焊接有外螺带辐杆，外螺带与外螺带辐杆通过螺钉连接，以便于更换螺带；所述的外螺带辐杆，其中两根为中空辐杆，分别位于两端，其中一根与中空锥套连通，另一根与热载体出口通道相连通，以实现螺带热载体的进出；所述的中空锥套系统一端通过轴承固定，另一端通过滚轮支撑于中空筒体内壁的凸缘上；所述的中空锥套小端设置一凹槽，凹槽内壁经抛光打磨；所述的空心轴内设置热载体进出通道，热载体入口通道与中空锥套腔体相连。所述的热载体进出通道分别通过旋转接头与外界热载体进出管线相连；旋转接头与传动轴通过螺纹连接或者法兰连接。

所述的中空锥套系统，在其中空锥套的大端的末端与筒体及封头之间有一定的间隙，以便于物料由锥套内向锥套外运动。

所述的进料系统包括进料管、进料口、内螺带、内螺带辐杆，所述的进料管为中空厚壁管，其上焊接有轮毂；所述的内螺带辐杆焊接在轮毂上，与内螺带通过螺钉连接，以方便更换内螺带；所述的进料管一端开四个均布的孔，作为物料入口；所述的进料管的一端制造成光滑的球面，嵌在中空锥套内的凹槽里。

为保证结构的密封性，在轴端设置机械密封，在出口处可以设置多级星形阀串联实现密闭连续出料。

所述的驱动装置包括电机、减速机、链传动，电机带动减速机，经过链传动带动中空锥套系统转动。

本发明的优点是：

首先与传统多晶硅渣浆干燥机相比，连续式卧式螺旋锥套回转干燥机通过中空锥套和中空壳体的两次间接加热，辅以锥套外中空外螺带的搅拌加热，大大提高了单位体积的传热面积，强化了传热过程，提高了传热效率，使得多晶硅固渣浆料回收效率提高，多晶硅生产成本降低。

其次连续式卧式螺旋锥套回转干燥机是一种连续工作的干燥机，在完成工艺要求的条件下它可以降低设备承载量，减小干燥设备容积，降低设备成本，占地面积小。同时由于其连续操作，干燥周期短，故处理量大，适用于多晶硅大规模生产。

附图说明

图1为本连续式卧式螺旋锥套回转干燥机的主视图

图2为图1中A-A截面视图；

图3为中空锥套系统主视图；

图4为轴承连接局部视图；

图5为进料系统主视图；

图6为布料管物料入口局部视图；

其中，旋转接头1、轴承连接2、机械密封3、中空锥套系统4、空心轴401、热载热载体出口通道4011、热载体入口通道4012、中空锥套402、凹槽4021、中空锥套腔体4022、外螺带403、外螺带辐杆404、外螺带热载体入口4041、热载体出口4042、中空壳体5、间隙501、滚轮6、凸缘601、右侧带夹套平板封头7、进料系统8、轮毂801、进料管802、物料入口803、端部结构804、螺钉805、内螺带806、内螺带辐杆807、支座9、星形阀10、左侧带夹套平板封头11、链传动12、减速器13、电动机14；物料进口接管(A)，气相出口接管(C)，固相物料出口接管(D)，筒体夹套热载体进出口接管(E、F)，中空锥套内热载体进口接管(G)，中空锥套内热载体出口接管(H)，封头夹套热载体进口接管I₁，I₂，封头夹套热载体出口接管J₁，J₂。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提供的连续式卧式螺旋锥套回转干燥机作进一步详细说明。

如图1所示，连续式卧式螺旋锥套回转干燥机，在支座上固定有一中空壳体5，壳体内包含中空锥套系统4和进料系统8。如图3所示中空锥套系统主要包括中空锥套系统4、空心轴401、热载体入口通道4012、热载体出口通道4011、中空锥套402、凹槽4021、中空锥套腔体4022、外螺带403、外螺带辐杆404、外螺带热载体入口4041、热载体出口4042；如图5所示进料系统主要包括轮毂801、进料管802、物料入口803、端部结构804、内螺带806、内螺带辐杆807。

如图3、4所示，中空锥套系统4是通过轴承2固定，并在轴端设置机械密封3，为保证其强度，在锥套的大端通过轴向均布的6个滚轮支撑在中空壳体内壁的凸缘601上。其中中空锥套402与空心轴401通过焊接连接为一体，空心轴内部设有热载体进出通道，进口通道4012与锥筒的腔体4022相连通，热载体由进口管线G经旋转接头进入空心轴的热载体通道4012，然后进入锥套空腔，经由外螺带热载体入口4041进入中空外螺带403，而后经过热载体出口4042排入热载体出口通道4011，然后经旋转接头有热载体出口管线H排出。

如图5、6所示进料系统5一端与封头7焊接为一体，一端804制造成光滑的球面嵌入设置在中空锥套402内的凹槽4021内；进料管802为中空厚壁管，其上焊接有轮毂801，内螺带辐杆807焊接在轮毂801上，与内螺带通过螺钉805连接；进料管802一端开四个均布的孔803，作为物料入口。物料由物料进口接管(A)进入进料管802，由4个均布的孔803进入干燥机内。

实施例：新型多晶硅还原炉的操作流程：

电机14通过减速机13、链传动12带动中空锥套系统转动，物料由物料进口接管(A)进入进料管802，由4个均布的孔803进入干燥机内，在中空锥套402及内螺带806的相对运动带动下，沿轴向运动，并被内螺带806不断搅拌，在中空锥套402的加热下不断蒸发，物料运动到锥套402大端时，经间隙501进入到锥套402与中空壳体5围成的空间内，在外螺带403的带动和搅拌下，沿轴向向相反运动，并在外螺带403、中空锥套402、中空壳体5的加热下不断蒸发。蒸发的气相由气相出口接管C排出，进行精馏后处理。干燥后的固渣经由多级星形阀10和固相物料出口接管(D)排出。本流程中中空锥套系统的热载体由进口管线G经旋转接头进入空心轴的热载体通道4012，然后进入锥套空腔，经由外螺带热载体入口4041进入中空外螺带403，而后经过热载体出口4042排入热载体出口通道4011，然后经旋转接头由热载体出口管线H排出。中空壳体热载体通过接管E进入，通过接管F排出。左封头热载体通过I₁进入，J₁排出，右侧封头热载体通过I₂进入，J₂排出。

效果对比：

相比原来的间歇操作的固渣处理干燥机，本发明的连续式卧式螺旋锥套回转干燥机不仅实现了连续操作，而且密封结构更加合理，在同等设备直径下，缩小了设备长度，但是换热面积是原来的1.5倍，处理量也有了大幅提高。具体见表1.

表1本发明干燥机与原来设备效果对比

以上所述实例仅是充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种连续式卧式螺旋锥套回转干燥机，包括中空壳体、中空锥套系统、进料系统、出料口、热载体进出口、封头结构、旋转接头和驱动装置；其特征是进料系统设置在中空锥套系统内；中空锥套系统设置在中空壳体内；中空壳体外设置物料蒸汽出口和卸料阀。

2.如权利要求1所述的干燥机，其特征是中空锥套系统包括空心轴、中空锥套以及外螺带，中空锥套外焊接有外螺带辐杆，外螺带与外螺带辐杆连接；位于两端的两根为中空辐杆，一根与中空锥套连通，另一根与热载体出口通道相连通。

3.如权利要求1所述的干燥机，其特征是进料系统包括进料管、进料口、内螺带、内螺带辐杆，内螺带辐杆焊接在轮毂上，与内螺带连接；进料管的一端制造成光滑的球面，嵌在中空锥套内的凹槽里。

4.如权利要求1所述的干燥机，其特征是所述的驱动装置传动带动中空锥套系统转动。

5.如权利要求2所述的干燥机，其特征是空心轴内部设有热载体进出通道，进口通道与锥筒的腔体相连通，热载体的进口管线经旋转接头连接空心轴的热载体通道，外螺带热载体入口连接中空外螺带，然后连接设置有热载体出口的热载体出口通道，再连接旋转接头的热载体出口管线。

6.如权利要求1所述的干燥机，其特征是中空锥套系统一端通过轴承固定，另一端通过滚轮支撑于中空壳体内壁的凸缘上。

7.如权利要求3所述的干燥机，其特征是内螺带与内螺带辐杆通过螺钉连接。

8.如权利要求1所述的干燥机，其特征是中空锥套的大端的末端与筒体及封头之间设置有间隙，以便于物料由锥套内向锥套外运动。

9.如权利要求1所述的干燥机，其特征是中空锥套系统的轴端设置旋转接头，旋转接头与空心轴4通过螺纹连接或者法兰连接。