CN115727695A - 应用于多晶硅生产的立式换热器 - Google Patents

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孙彦虎
周国峰
张万军
陈英
万金兰
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Qinghai Xince Technology Co ltd
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Huanghe Hydropower Development Co Ltd
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Qinghai Xince Technology Co ltd
New Energy Branch Qinghai Upstream Of Yellow River Hydropower Development Co ltd
Huanghe Hydropower Development Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明提供了一种应用于多晶硅生产的立式换热器,其包括:换热筒体,其包括彼此相对的两个开放端口;上管板,盖固于所述换热筒体的一开放端口上;下管板,盖固于所述换热筒体的另一开放端口上;冷却介质流入管,与所述换热筒体连通且靠近于所述下管板;冷却介质流出管,与所述换热筒体连通且靠近于所述上管板。本发明的立式换热器安全可靠,且能够有效提升多晶硅产量和质量。

Description

应用于多晶硅生产的立式换热器
技术领域
本发明属于多晶硅生产技术领域,具体地讲,涉及一种应用于多晶硅生产的立式换热器。
背景技术
在生产多晶硅的工艺中,换热器是不可或缺的设备之一。换热器的稳定运行是制约多晶硅产量和质量提升的主要因素之一。
换热器一旦发生泄漏,管程介质氯硅烷将会和壳程介质冷却水发生激烈的化学反应,生成二氧化硅和氯化氢,并释放大量热量。二氧化硅会造成设备换热列管堵塞,导致设备失效,且随着反应的进行进入后续系统,导致生产系统大规模的瘫痪,生成的盐酸会对设备及其管道造成严重腐蚀。
因此如何提供一种安全可靠的换热器,以提升多晶硅产量和质量是亟需解决的一个技术问题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的技术问题,本发明提供了一种安全可靠,且能够有效提升多晶硅产量和质量的立式换热器。
根据本发明的实施例的一方面提供的应用于多晶硅生产的立式换热器,包括:换热筒体,其包括彼此相对的两个开放端口;上管板,盖固于所述换热筒体的一开放端口上;下管板,盖固于所述换热筒体的另一开放端口上;冷却介质流入管,与所述换热筒体连通且靠近于所述下管板;冷却介质流出管,与所述换热筒体连通且靠近于所述上管板。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述上管板上具有多个第一通孔,所述下管板上具有多个第二通孔,所述第一通孔和所述第二通孔一一正对。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述立式换热器还包括:多个换热管,每个换热管插置于对应的一个所述第一通孔和一个所述第二通孔中,且所述换热管伸出所述上管板和所述下管板。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述立式换热器还包括:多个第一圆缺形折流板,所述多个第一圆缺形折流板彼此面对且平行地设置于所述换热筒体的内壁上。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述立式换热器还包括:多个第二圆缺形折流板,所述多个第二圆缺形折流板彼此面对且平行地设置于所述换热筒体的内壁上;其中,所述第一圆缺形折流板和所述第二圆缺形折流板彼此交替排布,且第一圆缺形折流板的缺口和所述第二圆缺形折流板的缺口彼此正对。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述第一圆缺形折流板和所述第二圆缺形折流板上均具有使所述换热管贯穿的贯穿孔。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述立式换热器还包括:拉杆,其一端固定在所述上管板上,其另一端与最远离所述上管板的圆缺形折流板固定。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述立式换热器还包括:上封腔体,封固于所述上管板的边缘处,以密封伸出所述上管板的所述换热管;下封腔体,封固于所述下管板的边缘处,以密封伸出所述下管板的所述换热管。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述上封腔体的开口处外璧上设置有上法兰,所述上法兰与所述上管板的边缘密封固定;所述下封腔体的开口处外璧上设置有下法兰,所述下法兰与所述下管板的边缘密封固定。
在上述一方面提供的立式换热器中,所述立式换热器还包括:物料进管,设置于所述上封腔体上,且与所述上封腔体连通;物料出管,设置于所述下封腔体上,且与所述下封腔体连通。
有益效果:本发明的立式换热器安全可靠,且能够有效提升多晶硅产量和质量。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述,本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚,附图中:
图1是根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器的结构示意图;
图2是根据本发明的实施例的多个换热管在上管板上的分布示意图。
具体实施方式
以下,将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而,可以以许多不同的形式来实施本发明,并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反,提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
如本文中使用的,术语“包括”及其变型表示开放的术语,含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义,无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明,否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
图1是根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器的结构示意图。图2是根据本发明的实施例的多个换热管在上管板上的分布示意图。
参照图1和图2,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器包括:换热筒体10,其包括彼此相对的两个开放端口(未标记);上管板20B,盖固于所述换热筒体10的一开放端口上;下管板20A,盖固于所述换热筒体10的另一开放端口上;冷却介质流入管30A,与所述换热筒体10连通且靠近于所述下管板20A;冷却介质流出管30B,与所述换热筒体10连通且靠近于所述上管板20B。
进一步地,为了对物料进行冷却,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器还包括多个换热管40,所述换热管40用于使物料进行流通,且所述多个换热管40固定在上管板20B和下管板20A之间。为了实现这一目的,上管板20B上设置有多个第一通孔(未标记),下管板20A上设置有多个第二通孔,第一通孔和第二通孔的数量相同,且也与换热管40的数量相同。所述第一通孔和所述第二通孔一一正对。如此,每个换热管40插置于对应的一个所述第一通孔和一个所述第二通孔中,且所述换热管40分别伸出所述上管板20B和所述下管板20A。需要说明的是,为了便于图示,图1中仅示出了一个换热管40,其余的换热管40以线点连续线代替。此外,在图2中,示出了多个换热管40在上管板20B上的排布,具体地,多个换热管40在上管板20B上呈正六边形排布,而多个换热管40在下管板20A上的排布也与此相同。
为了改变冷却介质的流向,以使冷却介质在换热筒体10中充分地分布均匀,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器还包括:多个第一圆缺形折流板50A,所述多个第一圆缺形折流板50A彼此面对且平行地设置于所述换热筒体10的内壁上。当然,所述多个第一圆缺形折流板50A的缺口彼此正对,也就是说,所述多个第一圆缺形折流板50A的缺口在上管板20B(或下管板20A)上的投影都重合在一起。
进一步地,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器还包括:多个第二圆缺形折流板50B,所述多个第二圆缺形折流板50B彼此面对且平行地设置于所述换热筒体10的内壁上。当然,所述多个第二圆缺形折流板50B的缺口彼此正对,也就是说,所述多个第二圆缺形折流板50B的缺口在上管板20B(或下管板20A)上的投影都重合在一起。此外,所述第一圆缺形折流板50A和所述第二圆缺形折流板50B彼此交替排布,且第一圆缺形折流板50A的缺口和所述第二圆缺形折流板50B的缺口彼此正对。也就是说,所述多个第一圆缺形折流板50A的缺口在上管板20B(或下管板20A)上的投影和所述多个第二圆缺形折流板50B的缺口在上管板20B(或下管板20A)上的投影对称(轴对称或者中心对称)。
应当理解的是,各个所述第一圆缺形折流板50A和各个所述第二圆缺形折流板50B上均具有使所述换热管40贯穿的贯穿孔(未标记)。当然,各个折流板上的贯穿孔的数量依据实际贯穿的所述换热管40的数量确定。
进一步地,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器还包括:拉杆60,其一端固定在所述上管板20B上,其另一端与最远离所述上管板20B的圆缺形折流板(第一圆缺形折流板50A或第二圆缺形折流板50B,依据二者的排布关系进行确定)固定。
此外,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器还包括:上封腔体70B,封固于所述上管板20B的边缘处,以密封伸出所述上管板20B的所述换热管40;下封腔体70A,封固于所述下管板20A的边缘处,以密封伸出所述下管板20A的所述换热管40。进一步地,所述上封腔体70B的开口处外璧上设置有上法兰80B,所述上法兰80B与所述上管板20B的边缘密封固定(二者可以通过夹垫密封圈且边缘利用螺丝连接固定);所述下封腔体70A的开口处外璧上设置有下法兰80A,所述下法兰80A与所述下管板20A的边缘密封固定(二者也可以通过夹垫密封圈且边缘利用螺丝连接固定)。
另外,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器还包括:物料进管90B,设置于所述上封腔体70B上,且与所述上封腔体70B连通;物料出管90A,设置于所述下封腔体70A上,且与所述下封腔体70A连通。
通常,物料通过物料进管90B进入上封腔体70B中,并通过伸出上管板20B的换热管40的一端开口进入换热管40中,从而通过伸出下管板20A的换热管40的另一端开口进入下封腔体70A中,进而通过物料出管90A流出。而冷却介质通过冷却介质流入管30A流入换热筒体10,以对换热筒体10中的换热管40内的物料进行降温,经热量交换后的冷却介质经由冷却介质流出管30B流出,从而完成对物料的冷却。
此外,在提出上述的立式换热器之后,本发明的发明人研究发现,由于上管板20B与换热筒体10上的连接冷却介质流出管30B的接口(未标记)的最上沿具有300mm-500mm左右的空间,因此冷却介质根本无法到达该空间,这样导致该空间长期处于高温环境下,从而换热管40在该空间的部分与其余部分的温差加大,换热管40在该空间的部分热应力较为集中,从而加剧了此空间的部分换热管40的应力腐蚀,导致换热管40该部分频繁出现泄漏事故,严重影响设备的安全稳定运行。为了解决这一问题,进一步地,在根据本发明的实施例的立式换热器中,冷却介质流出管30B包括U型部31,所述U型部31的开口朝向所述下管板20A(即朝下),且所述U型部31的底部位于所述上管板20B的上方(即朝上)。更进一步,所述U型部31的远离所述上管板20B的最远点距离所述上管板20B有300mm~500mm的距离,以使冷却介质完全填充于原本无法填充的所述空间。
综上所述,根据本发明的实施例的应用于多晶硅生产的立式换热器安全可靠,且能够有效提升多晶硅产量和质量。
在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例示”,并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的,具体实施方式包括具体细节。然而,可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中,为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解,公知的结构和装置以框图形式示出。
以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式,但是,本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的实施例的技术构思范围内,可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。
本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说,对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的,并且,也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下,将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此,本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计,而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种应用于多晶硅生产的立式换热器,其特征在于,所述应用于多晶硅生产的立式换热器包括:
换热筒体,其包括彼此相对的两个开放端口;
上管板,盖固于所述换热筒体的一开放端口上;
下管板,盖固于所述换热筒体的另一开放端口上;
冷却介质流入管,与所述换热筒体连通且靠近于所述下管板;
冷却介质流出管,与所述换热筒体连通且靠近于所述上管板。
2.根据权利要求1所述的立式换热器,其特征在于,所述上管板上具有多个第一通孔,所述下管板上具有多个第二通孔,所述第一通孔和所述第二通孔一一正对。
3.根据权利要求2所述的立式换热器,其特征在于,所述立式换热器还包括:多个换热管,每个换热管插置于对应的一个所述第一通孔和一个所述第二通孔中,且所述换热管伸出所述上管板和所述下管板。
4.根据权利要求3所述的立式换热器,其特征在于,所述立式换热器还包括:多个第一圆缺形折流板,所述多个第一圆缺形折流板彼此面对且平行地设置于所述换热筒体的内壁上。
5.根据权利要求4所述的立式换热器,其特征在于,所述立式换热器还包括:多个第二圆缺形折流板,所述多个第二圆缺形折流板彼此面对且平行地设置于所述换热筒体的内壁上;
其中,所述第一圆缺形折流板和所述第二圆缺形折流板彼此交替排布,且第一圆缺形折流板的缺口和所述第二圆缺形折流板的缺口彼此正对。
6.根据权利要求5所述的立式换热器,其特征在于,所述第一圆缺形折流板和所述第二圆缺形折流板上均具有使所述换热管贯穿的贯穿孔。
7.根据权利要求5所述的立式换热器,其特征在于,所述立式换热器还包括:拉杆,其一端固定在所述上管板上,其另一端与最远离所述上管板的圆缺形折流板固定。
8.根据权利要求1至7任一项所述的立式换热器,其特征在于,所述立式换热器还包括:
上封腔体,封固于所述上管板的边缘处,以密封伸出所述上管板的所述换热管;
下封腔体,封固于所述下管板的边缘处,以密封伸出所述下管板的所述换热管。
9.根据权利要求8所述的立式换热器,其特征在于,
所述上封腔体的开口处外璧上设置有上法兰,所述上法兰与所述上管板的边缘密封固定;
所述下封腔体的开口处外璧上设置有下法兰,所述下法兰与所述下管板的边缘密封固定。
10.根据权利要求8所述的立式换热器,其特征在于,所述立式换热器还包括:
物料进管,设置于所述上封腔体上,且与所述上封腔体连通;
物料出管,设置于所述下封腔体上,且与所述下封腔体连通。
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