CN111892057A - 多晶硅还原系统和多晶硅还原工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多晶硅还原系统和多晶硅还原工艺，所述多晶硅还原系统包括还原炉、热水供给装置、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、管道混合器，第一换热器分别与还原炉、热水供给装置和第二换热器连接，第二换热器分别与还原炉、管道混合器和第一换热器连接，第三换热器分别与第一换热器和管道混合器连接，第四换热器分别与管道混合器和第二换热器连接。本发明的多晶硅还原系统通过换热器和热水供应装置的配合，能够使还原尾气中的热量逐级递减且被合理利用于多晶硅还原工艺中各个环节，充分利用了多晶硅还原工艺中产生的副热。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体地，涉及一种多晶硅还原系统和多晶硅还原工艺。
背景技术
多晶硅是太阳能电池和集成电路的基础原材料，多晶硅大多采用改良西门子工艺技术，高纯三氯氢硅与氢气的混合气在还原炉内实现多晶硅的气相沉积，还原炉内的温度高达1000多摄氏度，需要采用外供冷却介质进行冷却，以确保还原系统的安全稳定运行。因此，多晶硅还原系统的能耗非常高，为此，相关技术中提出了多种方案回收热能。然而，相关技术中的热能回收方案仍然存在热能回收效率低、系统能耗整体偏高的问题，存在改进的需求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种热能回收效率高、能耗降低的多晶硅还原系统。
根据本发明实施例的多晶硅还原系统，包括：
还原炉，所述还原炉具有混合气供给口和还原尾气排出口，所述还原炉的炉壁具有冷却通道，所述冷却通道具有冷却水进口和冷却水出口；
热水供给装置，所述热水供给装置具有与所述冷却水进口相连的供水口和与所述冷却水出口相连的回水口；
第一换热器，所述第一换热器具有第一尾气进口、第一尾气出口、第一换热器进水口和第一换热器出水口，所述第一尾气进口与所述还原尾气排出口相连，所述第一换热器进水口与所述供水口相连；
第二换热器，所述第二换热器具有第二尾气进口、第二尾气出口、混合气进口和混合气出口，所述第二尾气进口与所述第一尾气出口相连，所述混合气出口与所述混合气供给口相连；
管道混合器，所述管道混合器具有三氯氢硅进口、氢气进口和混合气排出口，所述混合气排出口与所述第二换热器的混合气进口相连；
第三换热器，所述第三换热器具有三氯氢硅入口、三氯氢硅出口、第三换热器进水口和第三换热器出水口，所述三氯氢硅出口与所述混合器的三氯氢硅进口相连，所述第三换热器进水口与所述第一换热器出水口相连，所述第三换热器出水口与所述回水口相连；
第四换热器，所述第四换热器具有氢气供给口、氢气排出口、第四换热器尾气进口和第四换热器尾气出口，所述氢气排出口与所述混合器的氢气进口相连，所述第四换热器尾气进口与所述第二尾气出口相连。
根据本发明的实施例的多晶硅还原系统通过换热器和热水供应装置的配合，能够使还原尾气中的热量逐级递减且被合理利用于多晶硅还原工艺中各个环节，充分利用了多晶硅还原工艺中产生的副热。
在一些实施例中，所述多晶硅还原系统还包括与所述第四换热器尾气出口相连的硅渣过滤器。
在一些实施例中，所述硅渣过滤器为旋风分离器或反冲洗式滤芯过滤器。
在一些实施例中，所述多晶硅还原系统还包括与所述第三换热器的三氯氢硅入口相连的缓冲罐。
在一些实施例中，所述还原炉包括炉罩和底盘，所述冷却通道包括炉罩冷却通道和底盘冷却通道，所述炉罩冷却通道和所述底盘冷却通道分别具有所述冷却水进口和所述冷却水出口，所述炉罩冷却通道的冷却水进口和所述底盘的冷却水进口分别与所述供水口相连，所述炉罩冷却通道的冷却水出口和所述底盘的冷却水出口分别与所述回水口相连。
在一些实施例中，所述多晶硅还原系统还包括与所述供水口相连的热水循环泵，所述热水供给装置为闪蒸器。
在一些实施例中，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器为夹套管式换热器、U型管式换热器或列管式换热器中的一种。
本发明的实施例还提出一种多晶硅还原工艺，包括：
利用热水与三氯氢硅进行热交换，以加热三氯氢硅；
将加热后的三氯化硅送入管道混合器；
将氢气与还原尾气进行换热，以预热氢气；
将预热后的氢气送入管道混合器中与加热后的三氯氢硅混合，以得到三氯氢硅和氢气的混合气；
将混合气与还原尾气进行热交换；
将经过热交换后的混合气送入还原炉内进行还原反应；
将从热水供给装置供给的热水供给至还原炉以对还原炉进行冷却并排出对还原炉冷却后的热水。
在一些实施例中，与三氯氢硅进行热交换的热水是从热水供给装置供给的热水与从还原炉排出的还原尾气进行热交换后的热水；
与混合气进行热交换的还原尾气是已经与三氯氢硅进行了热交换的还原尾气；
预热氢气的还原尾气是已经与混合气进行了热交换的还原尾气。
在一些实施例中，多晶硅还原系统还包括在加热所述三氯氢硅之前通过缓冲罐对三氯氢硅进行稳流，以及对氢气进行了热交换的还原尾气进行过滤。
在一些实施例中，从热水供给装置供给的热水的温度为130-150℃。
在一些实施例中，从还原炉排出的还原尾气与从热水供给装置供给的热水热交换后，还原尾气的温度从700-750℃降至400-450℃，热水的温度从130-150℃升至160-180℃，
还原尾气经过与混合气热交换后温度从400-450摄氏度降至200-240℃，混合气的温度从45-60℃升温至220-250℃，
与三氯氢硅热交换后的热水温度从160-180℃降至130-150℃，三氯氢硅的温度升至35-40℃，
与氢气热交换后的还原尾气温度从200-240℃降至140-160℃，氢气的温度升至60-65℃。
附图说明
图1是根据本发明实施例的多晶硅还原系统结构示意图。
附图标记：
还原炉1，混合气供给口11，还原尾气排出口12，炉罩13，底盘14，封头15，冷却水进口16，冷却水出口17，
热水供给装置2，供水口21，回水口22，
第一换热器3，第一尾气进口31，第一尾气出口32，第一换热器进水口33，第一换热器出水口34，
第二换热器4，第二尾气进口41，第二尾气出口42，混合气进口43混合气出口44，
第三换热器5，三氯氢硅入口51，三氯氢硅出口52，第三换热器进水口53，第三换热器出水口54，
第四换热器6，氢气供给口61，氢气排出口62，第四换热器尾气进口63第四换热器尾气出口64，
管道混合器7，三氯氢硅进口71，氢气进口72，混合气排出口73，
硅渣过滤器8，
缓冲罐9，
热水循环泵10。
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。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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面参考附图描述根据本发明实施例的多晶硅还原系统和多晶硅还原工艺。
如图1所示，根据本发明实施例的多晶硅还原系统包括还原炉1、热水供给装置2、第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5、第四换热器6和管道混合器7。
还原炉1具有混合气供给口11和还原尾气排出口12，还原炉1的炉壁具有冷却通道，冷却通道具有冷却水进口16和冷却水出口17。
热水供给装置2具有与冷却水进口16相连的供水口21和与冷却水出口17相连的回水口22。
第一换热器3具有第一尾气进口31、第一尾气出口32、第一换热器进水口33和第一换热器进水口34，第一尾气进口31与还原尾气排出口12相连，第一换热器进水口33与供水口21相连。
第二换热器4具有第二尾气进口41、第二尾气出口42、混合气进口43和混合气出口44，第二尾气进口41与第一尾气出口32相连，混合气出口44与混合气供给口11相连。
管道混合器7具有三氯氢硅进口71、氢气进口72和混合气排出口73，混合气排出口73与第二换热器4的混合气进口43相连。
第三换热器5具有三氯氢硅入口51、三氯氢硅出口52、第三换热器5进水口53和第三换热器5出水口54，三氯氢硅出口52与混合器的三氯氢硅进口71相连，第三换热器5进水口53与第一换热器进水口34相连，第三换热器5出水口54与回水口22相连。
第四换热器6具有氢气供给口61、氢气排出口62、第四换热器6尾气进口63和第四换热器6尾气出口64，氢气排出口62与混合器的氢气进口72相连，第四换热器6尾气进口63与第二尾气出口42相连。
根据本发明的实施例的多晶硅还原系统在运行过程中，还原炉1尾气通过还原尾气排出口12和第一尾气进口31进入第一换热器3，并与通过从热水供给装置2的供水口21和第一换热器进水口33进入第一换热器3的热水进行一次换热，一次降温后的还原尾气通过第一尾气出口32和第二尾气进口41进入第二换热器4，并与通过混合气排出口73和混合气进口43进入第二换热器4的三氯氢硅和氢气的混合气进行二次换热，二次降温后的还原尾气通过第二尾气出口42和第四换热器6尾气进口63进入第四换热器6，并与从通过氢气供给口61进入第四换热器6的氢气进行三次换热，三次降温后的还原尾气通过第四换热器6尾气出口64排出，被预热过的氢气通过氢气排出口62和氢气进口72进入管道混合器7中。
第一换热器3中换热升温后的热水通过第一换热器进水口34和第三换热器5进水口53进入第三换热器5中，并与通过三氯氢硅入口51进入第三换热器5的三氯氢硅进行换热，换热降温后的热水通过第三换热器5出水口54和回水口22进入热水供给装置2中，换热升温后的三氯氢硅被气化后通过三氯氢硅出口52和三氯氢硅进口71进入管道混合器7中并与预热后的氢气充分混合。
本发明的实施例的多晶硅还原系统能够使还原尾气中的热量逐级递减且被合理利用于多晶硅还原工艺中各个环节，充分利用了多晶硅还原工艺中产生的副热。
在一些实施例中，多晶硅还原系统还包括与第四换热器6尾气出口64相连的硅渣过滤器8。
根据本发明的实施例提出的多晶硅还原系统，硅渣过滤器8能够截留在还原生产过程中产生的硅尘，解决现有多晶硅系统还原尾气管堵塞导致系统非计划性停车的问题，从而减少生产过程中造成的损失。
在一些实施例中，硅渣过滤器8可以是旋风分离器，也可以是在线带反冲洗式滤芯过滤器等多种形式，
在一些实施例中，多晶硅还原系统还包括与第三换热器5的三氯氢硅入口51相连的缓冲罐9。
根据本发明的实施例提出的多晶硅还原系统，液态三氯氢硅先进入缓冲罐9内能够减小液态三氯氢硅的压力波动，起到稳流的作用。在一个实施例中，缓冲罐9也可以是汽化罐，使液态三氯氢硅进入第三换热器5前提前进行部分气化，以保证在第三换热器5中，液态的三氯氢硅能够完全汽化。
在一些实施例中，还原炉1包括炉罩13和底盘14，冷却通道包括炉罩冷却通道和底盘冷却通道，炉罩冷却通道和底盘冷却通道分别具有冷却水进口16和冷却水出口17，炉罩冷却通道的冷却水进口16和底盘冷却通道的冷却水进口16分别与供水口21相连，炉罩冷却通道的冷却水出口17和底盘冷却通道的冷却水出口17分别与回水口22相连。
在传统的还原炉降温方法中，还原炉的底盘采用中温水(60～90℃)进行冷却，这样水源品种多，冷却系统复杂，使得还原车间配管繁杂，操作困难，热回收利用不全。而根据本发明的实施例的多晶硅还原系统，底盘14和炉罩13均采用相同温度的高温回水进行降温，对冷却系统进行简化，方便操作。
在一些实施例中，多晶硅还原系统还包括与供水口21相连的热水循环泵10，热水供给装置2为闪蒸器。
根据本发明的实施例的多晶硅还原系统，热水循环泵10能够为还原炉1和还原尾气提供稳定压力和流速以供换热的热水。
在一些实施例中，第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5和第四换热器6分别为夹套管式换热器、U型管式换热器或列管式换热器中的一种。
根据本发明的实施例提出的多晶硅还原系统，根据生产要求的不同能够选取不同形式的换热器满足生产要求，根据各个换热器所处位置以及自身所起的作用选用。
本发明的实施例还提出一种多晶硅还原工艺包括：
利用热水与三氯氢硅进行热交换，以加热三氯氢硅；
将加热后的三氯化硅送入管道混合器7；
将氢气与还原尾气进行换热，以预热氢气；
将预热后的氢气送入管道混合器7中与加热后的三氯氢硅混合，以得到三氯氢硅和氢气的混合气；
将混合气与还原尾气进行热交换；
将经过热交换后的混合气送入还原炉1内进行还原反应；
将从热水供给装置2供给的热水供给至还原炉1以对还原炉1进行冷却并排出对还原炉1冷却后的热水。
根据本发明的实施例的多晶硅还原工艺，利用换热器和热水供应装置的配合，能够使还原尾气中的热量逐级递减且被合理利用于多晶硅还原工艺中各个环节，充分利用了多晶硅还原工艺中产生的副热。
在一些实施例中，与三氯氢硅进行热交换的热水是从热水供给装置2供给的热水与从还原炉1排出的还原尾气进行热交换后的热水；
与混合气进行热交换的还原尾气是已经与三氯氢硅进行了热交换的还原尾气；
预热氢气的还原尾气是已经与混合气进行了热交换的还原尾气。
根据本发明的实施例提出的多晶硅还原工艺，使用已经与混合气进行了热交换的还原尾气对氢气预热能够进一步对还原尾气中的热量进行回收，对氢气进行预热能够使氢气与三氯氢硅气体充分混合。
在一些实施例中，多晶硅还原工艺还包括在加热三氯氢硅之前通过缓冲罐9对三氯氢硅进行稳流，以及对氢气进行了热交换的还原尾气进行过滤。
根据本发明的实施例提出的多晶硅还原工艺，在加热三氯氢硅之前通过缓冲罐9对三氯氢硅进行稳流的目的是为了保证液态三氯氢硅的压力，对氢气进行了热交换的还原尾气进行过滤能够截留在还原生产过程中产生的硅尘，解决现有多晶硅系统还原尾气管堵塞导致系统非计划性停车的问题，从而减少生产过程中造成的损失。
在一些实施例中，从热水供给装置2供给的热水的温度为130-150℃。
在一些实施例中，从还原炉1排出的还原尾气与从热水供给装置2供给的热水热交换后，还原尾气的温度从700-750℃降至400-450℃，热水的温度从130-150℃升至160-180℃，
还原尾气经过与混合气热交换后温度从400-450摄氏度降至200-240℃，混合气的温度从45-60℃升温至220-250℃，
与三氯氢硅热交换后的热水温度从160-180℃降至130-150℃，三氯氢硅的温度升至35-40℃，
与氢气热交换后的还原尾气温度从200-240℃降至140-160℃，氢气的温度升至60-65℃。
根据本发明的实施例的多晶硅还原工艺，还原尾气经过与热水、三氯氢硅和氢气的混合气和氢气换热，将温度为700-750℃的还原尾气降至温度为140-160℃，同时利用与还原尾气换热后的热水能够将三氯氢硅完全气化，已经对氢气预热，本发明的实施例的多晶硅还原工艺根据还原尾气中各个工艺环节所需要的热能，将还原尾气中的的热能充分利用在多晶硅还原工艺的各个环节之中，充分且有效利用了多晶硅还原工艺中产生的副热，降低了生产成本。
下面参考附图描述根据本发明的一些具体示例性的多晶硅还原系统。
如图1所示，根据本发明实施例的多晶硅还原系统包括还原炉1、热水供给装置2、第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5、第四换热器6、管道混合器7、硅渣过滤器8、缓冲罐9和热水循环泵10。
还原炉1包括炉罩13、底盘14、封头15、混合气供给口11和还原尾气排出口12，封头15安装在炉罩13上端，底盘14安装于炉罩13下端，混合气供给口11和还原尾气排出口12设于底盘14上，炉罩13和底盘14具有冷却通道(图中未示出)，冷却通道具有冷却水出口17和冷却水进口16，热水供给装置2包括供水口21和回水口22，热水供给装置2的供水口21通过热水循环泵10分别与炉罩13和底盘14的冷却通道的冷却水出口17连接，炉罩13和底盘14的冷却通道的冷却水出口17分别与热水供给装置2的回水口22连接。
第一换热器3包括第一尾气进口31、第一尾气出口32、第一换热器进水口33和第一换热器进水口34，第二换热器4包括第二尾气进口41、第二尾气出口42和混合气进口43混合气出口44，第三换热器5包括三氯氢硅入口51、三氯氢硅出口52、第三换热器5进水口53和第三换热器5出水口54，第四换热器6包括氢气供给口61、氢气排出口62、第四换热器6尾气进口63和第四换热器6尾气出口64。
管道混合器7包括三氯氢硅进口71、氢气进口72和混合气排出口73。
第一换热器3的第一尾气进口31与还原炉1的还原尾气排出口12连通，第一换热器3的第一尾气出口32与第二换热器4的第二尾气进口41连通，第二换热器4的第二尾气出口42与第四换热器6的第四换热器6尾气进口63连通，第四换热器6的第四换热器6尾气出口64与硅渣过滤器8连通。
第一换热器3的第一换热器进水口33通过热水循环泵10与热水供给装置2的供水口21连通，第一换热器3的第一换热器进水口34与第三换热器5进水口53连通，第三换热器5出水口54与热水供给装置2的回水口22连通。
还原炉1的混合气供给口11与第二换热器4的混合气出口44连通，第二换热器4的混合气进口43与管道混合气的混合气排出口73连通，管道混合气的氢气进口72与第四换热器6氢气排出口62连通，氢气通过第四换热器6的氢气供给口61进入第四换热器6，管道混合器7的三氯氢硅进口71与第三换热器5的三氯氢硅出口52连通，第三换热器5的三氯氢硅入口51与缓冲器连通，液态三氯氢硅通过缓冲器进入第三换热器5中。
在本实施例中，热水供给装置2为闪蒸器，封头未蝶形封头，第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5和第四换热器6分别为夹套管式换热器、U型管式换热器或列管式换热器中的一种。
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 (12)
1.一种多晶硅还原系统，其特征在于，包括：
还原炉，所述还原炉具有混合气供给口和还原尾气排出口，所述还原炉的炉壁具有冷却通道，所述冷却通道具有冷却水进口和冷却水出口；
热水供给装置，所述热水供给装置具有与所述冷却水进口相连的供水口和与所述冷却水出口相连的回水口；
第一换热器，所述第一换热器具有第一尾气进口、第一尾气出口、第一换热器进水口和第一换热器出水口，所述第一尾气进口与所述还原尾气排出口相连，所述第一换热器进水口与所述供水口相连；
第二换热器，所述第二换热器具有第二尾气进口、第二尾气出口、混合气进口和混合气出口，所述第二尾气进口与所述第一尾气出口相连，所述混合气出口与所述混合气供给口相连；
管道混合器，所述管道混合器具有三氯氢硅进口、氢气进口和混合气排出口，所述混合气排出口与所述第二换热器的混合气进口相连；
第三换热器，所述第三换热器具有三氯氢硅入口、三氯氢硅出口、第三换热器进水口和第三换热器出水口，所述三氯氢硅出口与所述混合器的三氯氢硅进口相连，所述第三换热器进水口与所述第一换热器出水口相连，所述第三换热器出水口与所述回水口相连；
第四换热器，所述第四换热器具有氢气供给口、氢气排出口、第四换热器尾气进口和第四换热器尾气出口，所述氢气排出口与所述混合器的氢气进口相连，所述第四换热器尾气进口与所述第二尾气出口相连。
2.根据权利要求1所述的多晶硅还原系统，其特征在于，还包括与所述第四换热器尾气出口相连的硅渣过滤器。
3.根据权利要求2所述的多晶硅还原系统，其特征在于，所述硅渣过滤器为旋风分离器或反冲洗式滤芯过滤器。
4.根据权利要求1所述的多晶硅还原系统，其特征在于，还包括与所述第三换热器的三氯氢硅入口相连的缓冲罐。
5.根据权利要求2所述的多晶硅还原系统，其特征在于，所述还原炉包括炉罩和底盘，所述冷却通道包括炉罩冷却通道和底盘冷却通道，所述炉罩冷却通道和所述底盘冷却通道分别具有所述冷却水进口和所述冷却水出口，所述炉罩冷却通道的冷却水进口和所述底盘的冷却水进口分别与所述供水口相连，所述炉罩冷却通道的冷却水出口和所述底盘的冷却水出口分别与所述回水口相连。
6.根据权利要求1所述的多晶硅还原系统，其特征在于，还包括与所述供水口相连的热水循环泵，所述热水供给装置为闪蒸器。
7.根据权利要求1所述的多晶硅还原系统，其特征在于，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器为夹套管式换热器、U型管式换热器或列管式换热器中的一种。
8.一种多晶硅还原工艺，其特征在于，包括：
利用热水与三氯氢硅进行热交换，以加热三氯氢硅；
将加热后的三氯化硅送入管道混合器；
将氢气与还原尾气进行换热，以预热氢气；
将预热后的氢气送入管道混合器中与加热后的三氯氢硅混合，以得到三氯氢硅和氢气的混合气；
将混合气与还原尾气进行热交换；
将经过热交换后的混合气送入还原炉内进行还原反应；
将从热水供给装置供给的热水供给至还原炉以对还原炉进行冷却并排出对还原炉冷却后的热水。
9.根据权利要求8所述的多晶硅还原工艺，其特征在于，与三氯氢硅进行热交换的热水是从热水供给装置供给的热水与从还原炉排出的还原尾气进行热交换后的热水；
与混合气进行热交换的还原尾气是已经与三氯氢硅进行了热交换的还原尾气；
预热氢气的还原尾气是已经与混合气进行了热交换的还原尾气。
10.根据权利要求9所述的多晶硅还原工艺，其特征在于，还包括在加热所述三氯氢硅之前通过缓冲罐对三氯氢硅进行稳流，以及对氢气进行了热交换的还原尾气进行过滤。
11.根据权利要求9所述的多晶硅还原工艺，其特征在于，从热水供给装置供给的热水的温度为130-150℃。
12.根据权利要求11所述的多晶硅还原工艺，其特征在于，从还原炉排出的还原尾气与从热水供给装置供给的热水热交换后，还原尾气的温度从700-750℃降至400-450℃，热水的温度从130-150℃升至160-180℃，
还原尾气经过与混合气热交换后温度从400-450摄氏度降至200-240℃，混合气的温度从45-60℃升温至220-250℃，
与三氯氢硅热交换后的热水温度从160-180℃降至130-150℃，三氯氢硅的温度升至35-40℃，
与氢气热交换后的还原尾气温度从200-240℃降至140-160℃，氢气的温度升至60-65℃。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010150131A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | 多結晶シリコン製造方法及び製造装置 |
| CN102432016A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-05-02 | 上海优华系统集成技术有限公司 | 多晶硅生产中还原尾气热能优化回收系统 |
| CN105004193A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-10-28 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 还原炉余热回收利用的换热系统 |
| CN108217656A (zh) * | 2017-04-01 | 2018-06-29 | 上海韵申新能源科技有限公司 | 一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺 |
| CN108314051A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-07-24 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 多晶硅还原系统及其应用 |
| CN212246233U (zh) * | 2020-08-05 | 2020-12-29 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 多晶硅还原系统 |
-
2020
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010150131A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | 多結晶シリコン製造方法及び製造装置 |
| CN102432016A (zh) * | 2011-08-31 | 2012-05-02 | 上海优华系统集成技术有限公司 | 多晶硅生产中还原尾气热能优化回收系统 |
| CN105004193A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-10-28 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 还原炉余热回收利用的换热系统 |
| CN108217656A (zh) * | 2017-04-01 | 2018-06-29 | 上海韵申新能源科技有限公司 | 一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺 |
| CN108314051A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-07-24 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 多晶硅还原系统及其应用 |
| CN212246233U (zh) * | 2020-08-05 | 2020-12-29 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 多晶硅还原系统 |
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