CN201488568U - 多晶硅生产过程中余热利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多晶硅生产过程中余热利用的装置，包括：第一热交换器，第二热交换器；第一热交换器包括高温热水入口与精馏热水入口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口和精馏热水系统出流口相连接，还包括高温热水出口与精馏热水出口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口和精馏热水系统入流口相连接；第二热交换器包括高温热水入口与冷冻站热水入口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口和冷冻站热水系统出流口相连接，还包括高温热水出口与冷冻站热水出口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口和冷冻站热水系统入流口相连接。通过该装置，多晶硅生产过程中的余热得到充分利用，节约了能源，降低了生产成本。

Description

多晶硅生产过程中余热利用的装置

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体涉及多晶硅生产过程中余热利用的装置。

背景技术

生产多晶硅时，还原炉、氢化炉在生产过程中会产生大量的余热，一般对产生的余热进行处理的方法有：用热导油将产生的余热带出，然后将热导油通过循环水冷却器进行冷却；或通入高温热水对还原炉、氢化炉进行冷却将产生的余热带走，然后将高温热水经循环水冷却器或风冷器冷却。

以上的方法都没有充分利用还原炉、氢化炉产生的大量余热。生产中，大量使用蒸汽和电产生热量的同时还利用循环水对产生的余热进行冷却，造成物料和能源的大量浪费，增加了多晶硅的生产成本。

实用新型内容

本实用新型解决的问题在于提供一种多晶硅生产过程中余热利用的装置，使用该装置可以充分利用还原炉、氢化炉产生的大量余热，节约了能源，降低了生产成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种多晶硅生产过程中余热利用的装置，包括：

第一热交换器，第二热交换器；

所述第一热交换器包括高温热水入口与精馏热水入口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口和精馏热水系统出流口相连接，第一热交换器还包括高温热水出口与精馏热水出口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口和精馏热水系统入流口相连接；

所述第二热交换器包括高温热水入口与冷冻站热水入口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口和冷冻站热水系统出流口相连接，第二热交换器还包括高温热水出口与冷冻站热水出口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口和冷冻站热水系统入流口相连接。

作为优选，在第一热交换器的高温热水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口之间的管路上设置第一流量调节装置，在第二热交换器的高温水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口之间的管路上设置第二流量调节装置。

作为优选，所述第一热交换器的精馏热水出口与精馏热水系统入流口之间还包括第一蒸汽加热器；

第一蒸汽加热器包括精馏热水入口、精馏热水出口、蒸汽入口和冷凝水出口，第一蒸汽加热器的精馏热水入口与所述第一热交换器的精馏热水出口相连接，第一蒸汽加热器的精馏热水出口与精馏热水系统入流口相连接。

作为优选，所述第二热交换器的冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口之间还包括第二蒸汽加热器；

第二蒸汽加热器包括冷冻站热水入口、冷冻站热水出口、蒸汽入口和冷凝水出口，第二蒸汽加热器的冷冻站热水入口与所述第二热交换器的冷冻站热水出口相连接，第二蒸汽加热器的冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口相连接。

作为优选，所述第一蒸汽加热器的蒸汽入口的管路上设置第三流量调节装置。

作为优选，所述第二蒸汽加热器的蒸汽入口的管路上设置第四流量调节装置。

作为优选，所述第二热交换器的高温热水入口的管路上还连接有循环水冷却器；

所述循环水冷却器包括高温热水入口、高温热水出口、循环水入口、循环水出口，所述循环水冷却器的高温热水入口与第二热交换器的高温热水入口的管路连接，所述高温热水出口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口连接。

作为优选，所述循环水冷却器的高温热水入口的管路上设置第五流量调节装置。

作为优选，所述循环水冷却器的循环水入口或循环水出口的管路上设置第六流量调节装置。

作为优选，所述第一热交换器、第二热交换器、第一蒸汽加热器、第二蒸汽加热器、循环水冷却器为板式换热器。

本实用新型提供的多晶硅生产过程中余热利用的装置，将还原炉、氢化炉的高温冷却水带出的热量分别分配给精馏热水系统和冷冻站热水系统，通过热量交换将多晶硅生产过程中产生的余热用于精馏系统和冷冻站系统。通过该装置，生产中产生的余热得到了充分利用，节约了能源，降低了多晶硅的生产成本。

附图说明

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的多晶硅生产过程中余热利用的装置的示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

在多晶硅生产工艺中，生产原料的纯度要求很高，需要经过精馏工艺进行提纯，其中精馏系统的再沸器在使液体汽化时需要消耗大量热量；冷冻站中的溴化锂机组同样需要热源，本实用新型的装置能够将多晶硅生产过程中产生的余热重新利用于生产中必须的精馏系统和冷冻站系统，将生产余热的利用与多晶硅生产工艺有机的结合，从而在充分利用余热，节约能源的同时，还能够降低多晶硅的生产成本。

请参考图1，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的多晶硅生产过程中余热利用的装置的示意图。本实用新型提供的装置包括使还原炉、氢化炉的高温热水与精馏热水进行热交换的第一热交换器11和使还原炉、氢化炉的高温热水与冷冻站热水进行热交换的第二热交换器21。通过两个热交换器，高温热水将还原炉、氢化炉内的反应余热分别提供给精馏系统和冷冻站系统。

第一热交换器11优选为板式换热器，第一热交换器11包括高温热水入口、精馏热水入口、高温热水出口和精馏热水出口。高温热水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口相连接，精馏热水入口与精馏热水系统出流口相连接，高温热水出口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口相连接，精馏热水出口与精馏热水系统入流口相连接。

高温热水由还原炉、氢化炉流出后流入第一热交换器11，同时精馏热水由精馏热水系统流出后流入第一热交换器11，温度较高的高温热水与温度较低的精馏热水进行热交换，然后高温热水由第一热交换器11的高温热水出口流出，回流至还原炉、氢化炉的高温冷却水系统，精馏热水由精馏热水出口流出，回流至精馏热水系统。

第二热交换器21也优选为板式换热器，第二热交换器21包括高温热水入口、冷冻站热水入口、高温热水出口和冷冻站热水出口。高温热水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口相连接，冷冻站热水入口与冷冻站热水系统出流口相连接，高温热水出口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口相连接，冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口相连接。

高温热水由还原炉、氢化炉流出后除了流入第一热交换器11，也有一部分流入第二热交换器21，同时冷冻站热水由冷冻站热水系统流出后流入第二热交换器21，温度较高的高温热水与温度较低的冷冻站热水进行热交换，然后高温热水由第二热交换器21的高温热水出口流出，回流至还原炉、氢化炉的高温冷却水系统，冷冻站热水由冷冻站热水出口流出，回流至冷冻站热水系统。

作为优选，在第一热交换器11的高温热水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口之间的管路上设置第一流量调节装置111，第二热交换器21的高温水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口之间的管路上设置第二流量调节装置211。

由于精馏热水系统需热量较大，优先将高温热水供至第一热交换器11，第一流量调节装置111根据高温热水的温度调节去第一热交换器11的高温热水流量。若高温热水热量除供精馏热水系统外仍富余，将高温热水的一部分供至第二热交换器21，第二流量调节装置211根据高温热水的温度调节去第二热交换器21的高温热水流量。高温热水温度较高则富余的热量较多，向第二热交换器21中分配的流量则调大些，温度较低则富余的热量较少，向第二热交换器21中分配的流量则调小些。经过流量调节后，与精馏热水换热后的高温热水的温度降至能够符合还原炉、氢化炉的冷却要求，最后回流至还原炉、氢化炉高温冷却水系统中。此温度调节流量的方法为本领域技术人员所公知。

若与精馏热水换热后的高温热水的温度已经降至符合还原炉、氢化炉冷却要求的温度，则第二流量调节装置211可以控制高温热水不向第二热交换器21供流，只经过第一热交换器11后就回流至还原炉、氢化炉高温冷却水系统，重新用于对还原炉、氢化炉进行冷却。

作为优选，第一热交换器11的精馏热水出口与精馏热水系统入流口之间还包括第一蒸汽加热器12。第一蒸汽加热器12优选为板式换热器，包括精馏热水入口、精馏热水出口、蒸汽入口和冷凝水出口，第一蒸汽加热器12的精馏热水入口与所述第一热交换器11的精馏热水出口相连接，第一蒸汽加热器12的精馏热水出口与精馏热水系统入流口相连接。

当与高温热水进行热交换后的精馏热水的温度较高能够满足精馏系统的需要时，则精馏热水流出第一热交换器11后，再流过第一蒸汽加热器12但不通入蒸汽，不需进行加热便可直接回流至精馏热水系统；当与高温热水进行热交换后的精馏热水的温度较低不能够满足精馏系统的需要时，则精馏热水流出第一热交换器11后，再流入第一蒸汽加热器12同时通入蒸汽对精馏热水进行加热，补充热量，然后流出第一蒸汽加热器12回流至精馏热水系统。作为优选，第一蒸汽加热器12的蒸汽入口的管路上设置第三流量调节装置121，第三流量调节装置121根据精馏热水的温度调节蒸汽的通入量，使通入的蒸汽能够将精馏热水加热至满足精馏的需要的温度。

同样，作为优选，第二热交换器21的冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口之间还包括第二蒸汽加热器22。第二蒸汽加热器22优选为板式换热器，包括冷冻站热水入口、冷冻站热水出口、蒸汽入口和冷凝水出口，第二蒸汽加热器22的冷冻站热水入口与所述第二热交换器21的冷冻站热水出口相连接，第二蒸汽加热器22的冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口相连接。

当与高温热水进行热交换后的冷冻站热水的温度较高能够满足冷冻站系统的需要时，则冷冻站热水流出第二热交换器后21，直接通过第二蒸汽加热器22但不通入蒸汽，不需进行加热便直接回流至冷冻站热水系统；当与高温热水进行热交换后的冷冻站热水的温度较低不能够满足冷冻站系统的需要时，则冷冻站热水流出第二热交换器21后，再流入第二蒸汽加热器22同时通入蒸汽对冷冻站热水进行加热，补充热量，然后流出第二蒸汽加热器22回流至冷冻站热水系统。作为优选，第二蒸汽加热器22的蒸汽入口的管路上设置第四流量调节装置221。第四流量调节装置221根据冷冻站热水系统温度调节蒸汽的通入量，使通入的蒸汽能够将冷冻站热水加热至满足冷冻站的需要的温度。

作为优选，第二热交换器21的高温热水入口的管路上还连接有循环水冷却器31。循环水冷却器31也优选为板式换热器，包括高温热水入口、高温热水出口、循环水入口、循环水出口，循环水冷却器31的高温热水入口与第二热交换器21的高温热水入口的管路连接，高温热水出口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口连接。循环水冷却器31的高温热水入口的管路上设置第五流量调节装置311，第五流量调节装置根据高温热水系统的温度控制去循环水冷却器的高温热水的流量，若高温热水温度没有降至符合还原炉、氢化炉冷却要求的温度，高温热水还有富余热量，则第五流量调节装置311自动调节高温热水向循环水冷却器中分配的流量大小，温度高时，向循环水冷却器中分配的流量调节的大些，温度较低，则向循环水冷却器中分配的流量调节的小些。经过流量调节后，与精馏热水系统和冷冻站热水系统换热后的高温热水的温度降至符合还原炉、氢化炉冷却要求的温度，最后回流至还原炉、氢化炉高温冷却系统。

若与冷冻站热水系统换热后的高温热水的温度已经降至符合还原炉、氢化炉冷却要求的温度，则第五流量调节装置311关闭，使高温热水不再向循环水冷却器31供流，只经过第一热交换器11和/或第二热交换器21后就回流至还原炉、氢化炉高温冷却水系统。

作为优选，循环水冷却器31的循环水入口或循环水出口的管路上设置第六流量调节装置312。第六流量调节装置312调节循环水的通入量，使高温热水能够被冷却至符合还原炉、氢化炉冷却要求的温度。

使用本实用新型提供的装置对多晶硅生产中产生的余热进行利用的具体方法为：将还原炉、氢化炉的高温冷却水系统流出的高温热水分成两路分别通过第一热交换器11和第二热交换器21供给精馏热水系统和冷冻站热水系统，根据高温热水含有的热量的情况调节流量的分配。由于精馏热水系统需热量较大，优先将高温热水供给精馏热水系统，当与精馏热水换热后，高温热水仍有富余热量时再供热给冷冻站热水系统。高温热水与精馏热水换热后，若热量不足以将精馏热水加热到需要的温度时，再自动启动第一蒸汽加热器12对精馏热水进行加热，同样若冷冻站热水换热后温度不能满足要求时，也将自动启动第二蒸汽加热器22对冷冻站热水进行加热。当与精馏热水和冷冻站热水都进行换热后，高温热水还有富余热量时，则第五流量调节装置311和第六流量调节装置312会根据高温热水的温度控制循环冷却器31对高温水进行冷却，使其温度符合还原炉、氢化炉的冷却要求，冷却后的高温热水最后回流至还原炉、氢化炉高温冷却水系统。

通过本实用新型提供的装置，多晶硅生产过程中的余热供给精馏系统和冷冻站系统，得到了充分利用，节约了能源，降低了多晶硅的生产成本。

以上对本实用新型所提供的多晶硅生产过程中余热利用的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多晶硅生产过程中余热利用的装置，其特征在于，包括：

第一热交换器，第二热交换器；

所述第一热交换器包括高温热水入口与精馏热水入口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口和精馏热水系统出流口相连接，第一热交换器还包括高温热水出口与精馏热水出口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口和精馏热水系统入流口相连接；

所述第二热交换器包括高温热水入口与冷冻站热水入口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口和冷冻站热水系统出流口相连接，第二热交换器还包括高温热水出口与冷冻站热水出口，分别与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口和冷冻站热水系统入流口相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在第一热交换器的高温热水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口之间的管路上设置第一流量调节装置，在第二热交换器的高温水入口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统出流口之间的管路上设置第二流量调节装置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一热交换器的精馏热水出口与精馏热水系统入流口之间还包括第一蒸汽加热器；

第一蒸汽加热器包括精馏热水入口、精馏热水出口、蒸汽入口和冷凝水出口，第一蒸汽加热器的精馏热水入口与所述第一热交换器的精馏热水出口相连接，第一蒸汽加热器的精馏热水出口与精馏热水系统入流口相连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二热交换器的冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口之间还包括第二蒸汽加热器；

第二蒸汽加热器包括冷冻站热水入口、冷冻站热水出口、蒸汽入口和冷凝水出口，第二蒸汽加热器的冷冻站热水入口与所述第二热交换器的冷冻站热水出口相连接，第二蒸汽加热器的冷冻站热水出口与冷冻站热水系统入流口相连接。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一蒸汽加热器的蒸汽入口的管路上设置第三流量调节装置。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二蒸汽加热器的蒸汽入口的管路上设置第四流量调节装置。

7.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述第二热交换器的高温热水入口的管路上还连接有循环水冷却器；

所述循环水冷却器包括高温热水入口、高温热水出口、循环水入口、循环水出口，所述循环水冷却器的高温热水入口与第二热交换器的高温热水入口的管路连接，所述高温热水出口与还原炉、氢化炉高温冷却水系统入流口连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述循环水冷却器的高温热水入口的管路上设置第五流量调节装置。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述循环水冷却器的循环水入口或循环水出口的管路上设置第六流量调节装置。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一热交换器、第二热交换器、第一蒸汽加热器、第二蒸汽加热器、循环水冷却器为板式换热器。

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