CN110207101B - 一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统，包括:过热饱和蒸汽源；减温减压器与过热饱和蒸汽源连接，对过热饱和蒸汽进行减温减压，以得到中压饱和蒸汽和\或低压饱和蒸汽；饱和蒸汽利用装置与减温减压器连接，用于接收中压饱和蒸汽和\或低压饱和蒸汽，产生蒸汽冷凝液；闪蒸罐与饱和蒸汽利用装置连接，用于接收中压冷凝液，闪蒸后输出低压蒸汽和低压冷凝液；蒸汽冷凝液贮罐分别与闪蒸罐和低压饱和蒸汽利用装置连接，用于接收低压冷凝液；高温水泵与蒸汽冷凝液贮罐连接，用于将蒸汽冷凝液贮罐中的冷凝液输送至减温减压器，以与减温减压器中的过热饱和蒸汽混合减温，得到中压饱和蒸汽和\或低压饱和蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统及方法。
背景技术
在多晶硅生产过程中，冷氢化及精馏车间有许多的反应设备和换热器，如：再沸器、四氯化硅预热器、氢气加热器及精馏塔等，在生产工艺中需要升温和降温，同时需要消耗大量的中压蒸汽和低压蒸汽。在利用中压或低压蒸汽进行加热的过程中，蒸汽遇冷产生大量的中压或低压冷凝液，中压冷凝液再经过闪蒸罐闪蒸出部分蒸汽后，剩余的约100～150度的大量冷凝液一般无法直接利用，需要进行进一步合理处置。目前的处理办法主要有：1.根据冷凝液产生量的多少直接外排或外排过程中通过自然降温后用作绿化水处理；2.冷凝液直接排入循环水池作为循环水使用或通过冷却塔冷却降温后排入循环水池作循环水使用。
由于冷凝液含有大量的余热，直接外排会造成热量浪费和水资源浪费；而且，冷凝液含钙镁等离子非常低，符合减温水的工艺指标要求。目前各企业蒸汽减温减压器使用的是35℃脱盐水降温，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种发明多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统及方法，主要目的在于实现蒸汽的循环利用，能够减少过热饱和蒸汽的使用量，节约了生产成本。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统，包括:过热饱和蒸汽源、减温减压器、饱和蒸汽利用装置、蒸汽冷凝液贮罐、闪蒸罐和高温水泵；
所述减温减压器包括：中压减温减压器和低压减温减压器；
所述中压减温减压器分别与所述过热饱和蒸汽源和所述蒸汽冷凝液贮罐连接，用于接收过热饱和蒸汽，并进行减温减压，以得到中压饱和蒸汽；
所述低压减温减压器分别与所述中压减温减压器和所述蒸汽冷凝液贮罐连接，用于接收中压饱和蒸汽，并进行减温减压，以得到低压饱和蒸汽；
所述饱和蒸汽利用装置包括：中压饱和蒸汽利用装置和低压饱和蒸汽利用装置；
所述中压饱和蒸汽利用装置与所述中压减温减压器连接，用于接收中压饱和蒸汽，并进行利用，产生中压蒸汽冷凝液；
所述低压饱和蒸汽利用装置与所述低压减温减压器连接，用于接收低压饱和蒸汽，并进行利用，产生低压蒸汽冷凝液；
所述闪蒸罐与所述中压饱和蒸汽利用装置连接，用于接收所述中压饱和蒸汽利用装置输出的中压蒸汽冷凝液，闪蒸后输出低压蒸汽和冷凝液；
所述蒸汽冷凝液贮罐与所述闪蒸罐连接，用于接收所述闪蒸罐中输出的冷凝液；
所述蒸汽冷凝液贮罐与所述低压饱和蒸汽利用装置连接，用于接收所述低压饱和蒸汽利用装置输出的低压蒸汽冷凝液；
所述高温水泵与所述蒸汽冷凝液贮罐连接，用于将所述蒸汽冷凝液贮罐中的冷凝液输送至所述减温减压器，以与所述减温减压器中的过热饱和蒸汽混合减温，得到中压饱和蒸汽和\或低压饱和蒸汽。
进一步地，所述中压饱和蒸汽利用装置与所述闪蒸罐之间设置有减压调节装置，用于调节进入所述闪蒸罐的冷凝液的压力和流量。
进一步地，所述闪蒸罐的上端设置有蒸汽出口；用于所述闪蒸罐内的低压蒸汽输出；
所述蒸汽冷凝液贮罐上设置有补水口，用于补充脱盐水。
进一步地，所述蒸汽冷凝液贮罐的底部设置有排水口；所述排水口上设置有调节阀，用于控制所述排水口的通断；所述调节阀通过所述蒸汽冷凝液贮罐的液位控制，以在所述蒸汽冷凝液贮罐的液位高于设定范围时，打开所述调节阀，低于设定范围时，关闭所述调节阀：
所述蒸汽冷凝液贮罐底部设置有PH在线监测装置，用于监测所述蒸汽冷凝液贮罐内冷凝液的PH值。
进一步地，所述补水口上设置有补水管；
所述闪蒸罐底部设置有放水口。
进一步地，所述中压饱和蒸汽利用装置为冷氢化再沸器、四氯化硅预热器和氢气加热器中的一个或多个；
所述低压饱和蒸汽利用装置为精馏塔或氯碱换热器中的至少一个。
进一步地，所述低压饱和蒸汽利用装置与所述闪蒸罐的所述蒸汽出口连接，用于接收低压蒸汽，并进行利用，产生低压蒸汽冷凝液。
另一方面，本发明的实施例提供一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用方法，包括如下步骤：
将过热饱和蒸汽进行减温减压，以得到中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽；
对减温减压后的中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽进行利用，产生中压蒸汽冷凝液和低压冷凝液；
对中压蒸汽冷凝液进行闪蒸处理，产生低压蒸汽和低压冷凝液；
将低压冷凝液与过热饱和蒸汽混合减温减压，再得到中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽。
进一步地，所述蒸汽冷凝液的温度为100～150℃。
进一步地，所述的多晶硅生产中的蒸汽循环利用方法通过上述任一项所述的多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统完成作业。
借由上述技术方案，本发明多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统及方法至少具有下列优点：
实现蒸汽的循环利用，能够减少过热饱和蒸汽的使用量，节约了生产成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种-多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统的示意图。
图中所示：
1为过热饱和蒸汽源，2为中压减温减压器，3为低压减温减压器，4为中压饱和蒸汽利用装置，5为高温水泵，6为减压调节装置，7为闪蒸罐，7-1为蒸汽出口，7-2为放水口；8为蒸汽冷凝液贮罐，8-1为PH在线监测装置，8-2为补水口，8-3为排水口，9为低压饱和蒸汽利用装置。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1所示，一方面，本发明的实施例提供一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统，包括:过热饱和蒸汽源1、减温减压器、饱和蒸汽利用装置、蒸汽冷凝液贮罐8、闪蒸罐7和高温水泵5；过热饱和蒸汽源1可以为热电厂的蒸汽锅炉，以提供过热饱和蒸汽。
减温减压器包括：中压减温减压器2和低压减温减压器3；中压减温减压器2分别与过热饱和蒸汽源1和蒸汽冷凝液贮罐8连接，用于接收过热饱和蒸汽，并进行减温减压，在过热饱和蒸汽中喷施冷凝液后，以得到中压饱和蒸汽；低压减温减压器3分别与中压减温减压器2和蒸汽冷凝液贮罐8连接，用于接收中压饱和蒸汽，并进行减温减压，以得到低压饱和蒸汽；
饱和蒸汽利用装置包括：中压饱和蒸汽利用装置4和低压饱和蒸汽利用装置9；中压饱和蒸汽利用装置4与中压减温减压器2连接，用于接收中压饱和蒸汽，并进行利用，饱和蒸汽在饱和中压蒸汽利用装置中，产生中压蒸汽冷凝液；
低压饱和蒸汽利用装置9与低压减温减压器3连接，用于接收低压饱和蒸汽，并进行利用，饱和蒸汽在饱和低压饱和蒸汽利用装置9中，产生低压蒸汽冷凝液；
闪蒸罐7与中压饱和蒸汽利用装置4连接，用于接收中压饱和蒸汽利用装置4输出的中压蒸汽冷凝液，闪蒸后输出低压蒸汽和冷凝液；
蒸汽冷凝液贮罐8与闪蒸罐7连接，用于接收闪蒸罐7中输出的冷凝液；蒸汽冷凝液贮罐8与低压饱和蒸汽利用装置9连接，用于接收低压饱和蒸汽利用装置9输出的低压蒸汽冷凝液；
高温水泵5与蒸汽冷凝液贮罐8连接，用于将蒸汽冷凝液贮罐8中的冷凝液输送至减温减压器，以与减温减压器中的过热饱和蒸汽混合减温，得到中压饱和蒸汽和\或低压饱和蒸汽。实现蒸汽的循环利用，能够减少过热饱和蒸汽的使用量，节约了生产成本。
作为上述实施例的优选，中压饱和蒸汽利用装置4与闪蒸罐7之间设置有减压调节装置6，用于调节进入闪蒸罐7的冷凝液的压力和流量，以使中压冷凝液适用闪蒸罐7。减压调节装置6可以为流量调节阀。
作为上述实施例的优选，闪蒸罐7的上端设置有蒸汽出口7-1；用于闪蒸罐7内的低压蒸汽输出；优选，低压饱和蒸汽利用装置9与闪蒸罐7的蒸汽出口7-1连接，用于接收低压蒸汽，并进行利用，产生低压蒸汽冷凝液。
作为上述实施例的优选，闪蒸罐7底部设置有放水口7-2，当冷凝液PH值异常时不能使用时，排入生产废水处理地沟。
蒸汽冷凝液贮罐8上设置有补水口8-2，用于补充脱盐水。能够保证在冷凝液液位异常状态下，保证减温减压站的正常运行，缺水或断水时及时补充。作为上述实施例的优选，补水口8-2上设置有补水管，用于补充脱盐水；蒸汽冷凝液贮罐8底部设置有PH在线监测装置8-1，用于监测冷凝液的PH值，以防止生产中反应塔或换热器穿孔导致物料进入冷凝液污染冷凝液，便于及时发现问题，防止造成事故。蒸汽冷凝液贮罐8底部设置有散热机构，PH在线监测装置8-1可以安装在散热机构上。
作为上述实施例的优选，蒸汽冷凝液贮罐8的底部设置有排水口8-3；排水口8-3上设置有调节阀，用于控制排水口8-3的通断；调节阀通过蒸汽冷凝液贮罐8的液位控制，以在蒸汽冷凝液贮罐8的液位高于设定范围时，打开调节阀，低于设定范围时，关闭调节阀，以保证闪蒸罐7的液位平稳。
作为上述实施例的优选，中压饱和蒸汽利用装置4为冷氢化再沸器、四氯化硅预热器和氢气加热器中的一个或多个；低压饱和蒸汽利用装置9为精馏塔或氯碱换热器中的至少一个，均为多晶硅生产中使用蒸汽的设备。
作为上述实施例的优选，高温水泵5为两个；两个高温水泵5并联设置，以在故障时备用。
作为上述实施例的优选，闪蒸罐7与蒸汽冷凝液贮罐8之间设置有液位控制阀，用于控制闪蒸罐7蒸汽冷凝液贮罐蒸汽冷凝液贮罐的液位，保证闪蒸罐闪蒸效果。
另一方面，本发明的实施例提供一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用方法，包括如下步骤：
将过热饱和蒸汽进行减温减压，以得到中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽；
对减温减压后的中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽进行利用，产生中压蒸汽冷凝液和低压冷凝液；
对中压蒸汽冷凝液进行闪蒸处理，产生低压蒸汽和低压冷凝液；
将低压冷凝液与过热饱和蒸汽混合减温减压，再得到中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽。
作为上述实施例的优选，蒸汽冷凝液的温度为100～150℃。
多晶硅生产中的蒸汽循环利用方法通过上述多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统完成作业。
本发明中的中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽产生的冷凝液符合减温水的工艺要求；减温减压调节装置6在减温过程中，将冷凝液喷施在过饱和蒸汽中，冷凝液因吸热而全部被汽化变成蒸汽，本发明使用了闪蒸后的较高温度的冷凝液，中压冷凝液的温度为100～150℃，比传统工艺中的脱盐水温度高，传统脱盐水温度一般为35℃。本发明使用冷凝液后，在使用同量过饱和蒸汽时，能够产生较多的中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽，节约了生产成本，而且，温度较高的冷凝液减温的稳定性较好，使温度稳定。
进一步说明，虽然术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。这没有脱离示例性实施例的范围。类似地，元件一、元件二也不代表元件的顺序，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统，其特征在于，包括:过热饱和蒸汽源、减温减压器、饱和蒸汽利用装置、蒸汽冷凝液贮罐、闪蒸罐和高温水泵；
所述减温减压器包括：中压减温减压器和低压减温减压器；
所述中压减温减压器分别与所述过热饱和蒸汽源和所述蒸汽冷凝液贮罐连接，用于接收过热饱和蒸汽，并进行减温减压，以得到中压饱和蒸汽；
所述低压减温减压器分别与所述中压减温减压器和所述蒸汽冷凝液贮罐连接，用于接收中压饱和蒸汽，并进行减温减压，以得到低压饱和蒸汽；
所述饱和蒸汽利用装置包括：中压饱和蒸汽利用装置和低压饱和蒸汽利用装置；
所述中压饱和蒸汽利用装置与所述中压减温减压器连接，用于接收中压饱和蒸汽，并进行利用，产生中压蒸汽冷凝液；
所述低压饱和蒸汽利用装置与所述低压减温减压器连接，用于接收低压饱和蒸汽，并进行利用，产生低压蒸汽冷凝液；
所述闪蒸罐与所述中压饱和蒸汽利用装置连接，用于接收所述中压饱和蒸汽利用装置输出的中压蒸汽冷凝液，闪蒸后输出低压蒸汽和冷凝液；
所述蒸汽冷凝液贮罐与所述闪蒸罐连接，用于接收所述闪蒸罐中输出的冷凝液；
所述蒸汽冷凝液贮罐与所述低压饱和蒸汽利用装置连接，用于接收所述低压饱和蒸汽利用装置输出的低压蒸汽冷凝液；
所述高温水泵与所述蒸汽冷凝液贮罐连接，用于将所述蒸汽冷凝液贮罐中的冷凝液输送至所述减温减压器，以与所述减温减压器中的过热饱和蒸汽混合减温，得到中压饱和蒸汽和/或低压饱和蒸汽；
所述中压饱和蒸汽利用装置与所述闪蒸罐之间设置有减压调节装置，用于调节进入所述闪蒸罐的冷凝液的压力和流量；
所述闪蒸罐的上端设置有蒸汽出口；用于所述闪蒸罐内的低压蒸汽输出；
所述蒸汽冷凝液贮罐上设置有补水口，用于补充脱盐水；
所述蒸汽冷凝液贮罐的底部设置有排水口；所述排水口上设置有调节阀，用于控制所述排水口的通断；所述调节阀通过所述蒸汽冷凝液贮罐的液位控制，以在所述蒸汽冷凝液贮罐的液位高于设定范围时，打开所述调节阀，低于设定范围时，关闭所述调节阀；
所述蒸汽冷凝液贮罐底部设置有PH在线监测装置，用于监测所述蒸汽冷凝液贮罐内冷凝液的PH值；
所述补水口上设置有补水管；所述闪蒸罐底部设置有放水口；
所述中压饱和蒸汽利用装置为冷氢化再沸器、四氯化硅预热器和氢气加热器中的一个或多个；
所述低压饱和蒸汽利用装置为精馏塔或氯碱换热器中的至少一个；
所述低压饱和蒸汽利用装置与所述闪蒸罐的所述蒸汽出口连接，用于接收低压蒸汽，并进行利用，产生低压蒸汽冷凝液；
所述闪蒸罐与所述蒸汽冷凝液贮罐之间设置有液位控制阀。
2.一种多晶硅生产中的蒸汽循环利用方法，其特征在于，通过权利要求1所述的多晶硅生产中的蒸汽循环利用系统完成作业；
包括如下步骤：
将过热饱和蒸汽进行减温减压，以得到中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽；
对减温减压后的中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽进行利用，产生中压蒸汽冷凝液和低压冷凝液；
对中压蒸汽冷凝液进行闪蒸处理，产生低压蒸汽和低压冷凝液；
将低压冷凝液与过热饱和蒸汽混合减温减压，再得到中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽。
3.根据权利要求2所述的多晶硅生产中的蒸汽循环利用方法，其特征在于，
所述蒸汽冷凝液的温度为100～150℃。
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