CN201803601U - 还原炉热能综合利用系统 - Google Patents

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洪浩
姜勇
钟翔
阎冶智
陈川
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Abstract

本实用新型公开了还原炉热能综合利用系统，包括依次连接的还原炉、炉体冷却水槽、炉体冷却水泵、水冷器，水冷器又连接至还原炉形成水冷回路，还原炉和炉体冷却水槽之间设置有阀门，还原炉和炉体冷却水槽之间还设置有一条热能回收支路，该热能回收支路设置有双效溴化锂机组，双效溴化锂机组又分别连接有闪蒸槽、冷却塔；溴化锂机组较低的炉体水出水加热温度更高的过热水，达到提升过热水温度的作用；本系统不仅实现了炉体水的降温处理，循环利用，同时还实现了每小时额外1.5t蒸汽的产出。

Description

还原炉热能综合利用系统
技术领域
本实用新型涉及多晶硅生产过程中对还原炉的热能处理技术，特别是一种还原炉热能综合利用系统。
背景技术
多晶硅还原炉生产是一项高耗能的生产工艺。它体现在多晶硅沉积温度较高，大约1100℃，而还原炉耐热温度为200℃，因此这两个温度存在矛盾，就需要不断的利用水冷或者油冷的方式将还原炉的温度转移，以免造成炉筒壁及底盘的热损坏。硅棒产生的热量通过辐射传热到炉筒壁，这部分余热量占总功率的比例很大，超过50％以上。
对现有还原炉生产，如果对热能不加以回收利用对产品综合能耗来说，是很浪费热能资源的，而且也是很不经济的。但是冷却水温度即使是经过换热后仍然只有110℃左右，热品位较低不能直接利用作为有效的热源。因此该部分冷却水往往通过换热器进行冷却后循环利用，这样从还原炉吸收的热量完全损失。
传统的热能回收方式拟采用将还原炉回水温度升高，直接送入闪蒸罐闪蒸，产生的蒸汽可以进行利用。但是，这种方式带来的技术问题是：冷却水的操作温度和压力要求比较高，直接闪蒸对水系统造成的波动较大。因此这种方式不利于长期稳定的开炉运行作业。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题提供了还原炉热能综合利用系统，采用双效溴化锂机组制热原理，提高热量品位，通过闪蒸以蒸汽的方式回收还原炉放热能量。
本实用新型的技术方案如下：
还原炉热能综合利用系统，包括依次连接的还原炉、炉体冷却水槽、炉体冷却水泵、水冷器，水冷器又连接至还原炉形成水冷回路，还原炉和炉体冷却水槽之间设置有阀门，其特征在于：还原炉和炉体冷却水槽之间还设置有一条热能回收支路，该热能回收支路设置有双效溴化锂机组，双效溴化锂机组的余热进水管连接在双效溴化锂机组的蒸发器和还原炉的余热出水处之间，双效溴化锂机组的余热出水管连接在双效溴化锂机组的发生器和炉体冷却水槽之间；
双效溴化锂机组的吸收器的出水管经过闪蒸槽、热媒水泵和吸收器的进水管连接形成回路；
双效溴化锂机组的冷凝器的出水管经过冷却塔、循环水泵和冷凝器的进水管连接形成回路。
所述闪蒸槽顶部的出汽管经过再沸器连接至闪蒸罐下部的进水口。
本系统的原理如下：
还原炉中，85℃的冷却水由炉体冷却水泵打入还原炉夹套，109℃回水进入炉体水罐，经过板式换热器冷却到85℃进行循环。
增设的双效溴化锂(热能回收)机组的工作原理：
利用水在高真空状态下低沸点沸腾的原理及溴化锂浓溶液(位于机组内部作为换热换热介质)具有强吸水性的原理来制取生产用热的设备。该设备可以利用较低的炉体水出水加热温度更高的过热水，达到提升过热水温度的作用。
双效溴化锂(热能回收)机组主要设备包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器，还包括辅助部件屏蔽泵、真空泵和抽气装置等；在蒸发器内利用109℃过热水加热溴化锂稀溶液，加热过程中产生的水蒸汽在吸收器内被浓溴化锂溶液吸收放热加热130℃过热水，吸收水蒸汽后的溴化锂稀溶液在发生器内经过蒸发变成浓溶液，经过屏蔽泵打入吸收器进行喷淋，产生的蒸汽在冷凝器中由32℃循环水冷却后变成冷剂水参与循环。
闪蒸罐作为热能回收能量的产出设备，将吸收废热的水通过闪蒸方式变为蒸汽产出，产出蒸汽所消耗的水量通过冷凝回水补充。
炉体水回水分为三路，一路进入7℃水系统作为热源，返回炉体水罐；一路进入热能回收机组作为加热130℃水的热源，再返回炉体水罐，还有一路直接回到炉体水罐。这三路水的流量通过调节阀分程调节维持回水总管压力平稳。
通过双效溴化锂机组利用109℃的炉体回水加热130℃的过热水到145℃，整个循环过程将109℃的水冷却到85℃，由离心泵打入还原炉对夹套进行冷却。145℃的热水通过离心泵打入闪蒸罐进行减压闪蒸，获得0.2MPa的蒸汽后并入蒸汽管网。
本实用新型的技术效果如下：
本系统不仅实现了炉体水的降温处理，循环利用，同时还实现了每小时额外1.5t蒸汽的产出。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
其中附图标记为：1-还原炉；2-炉体冷却水槽；3-炉体冷却水泵；4-水冷器；5-双效溴化锂机组；6-蒸发器；7-发生器；8-吸收器；9-冷凝器；10-闪蒸槽；11-热媒水泵；12-再沸器；13-冷却塔；14-循环水泵。
具体实施方式
如图1所示，还原炉热能综合利用系统，包括依次连接的还原炉1、炉体冷却水槽2、炉体冷却水泵3、水冷器4，水冷器4又连接至还原炉1形成水冷回路，还原炉1和炉体冷却水槽2之间设置有阀门，还原炉1和炉体冷却水槽2之间还设置有一条热能回收支路，该热能回收支路设置有双效溴化锂机组5，双效溴化锂机组5的余热进水管连接在双效溴化锂机组5的蒸发器6和还原炉1的余热出水处之间，双效溴化锂机组5的余热出水管连接在双效溴化锂机组5的发生器7和炉体冷却水槽2之间；
双效溴化锂机组5的吸收器8的出水管经过闪蒸槽10、热媒水泵11和吸收器8的进水管连接形成回路；
双效溴化锂机组5的冷凝器9的出水管经过冷却塔13、循环水泵14和冷凝器9的进水管连接形成回路。
所述闪蒸槽10顶部的出汽管经过再沸器12连接至闪蒸罐下部的进水口。
本系统的原理如下：
还原炉1中，85℃的冷却水由炉体冷却水泵3打入还原炉1夹套，109℃回水进入炉体水罐，经过板式换热器冷却到85℃进行循环。
增设的双效溴化锂(热能回收)机组的工作原理：
利用水在高真空状态下低沸点沸腾的原理及溴化锂浓溶液(位于机组内部作为换热换热介质)具有强吸水性的原理来制取生产用热的设备。该设备可以利用较低的炉体水出水加热温度更高的过热水，达到提升过热水温度的作用。
双效溴化锂(热能回收)机组主要设备包括发生器7、冷凝器9、蒸发器6、吸收器8和热交换器，还包括辅助部件屏蔽泵、真空泵和抽气装置等；在蒸发器6内利用109℃过热水加热溴化锂稀溶液，加热过程中产生的水蒸汽在吸收器8内被浓溴化锂溶液吸收放热加热130℃过热水，吸收水蒸汽后的溴化锂稀溶液在发生器7内经过蒸发变成浓溶液，经过屏蔽泵打入吸收器8进行喷淋，产生的蒸汽在冷凝器9中由32℃循环水冷却后变成冷剂水参与循环。本系统的双效溴化锂机组5采用江苏双良空调设备股份有限公司的XRII(109/85)-32/38-907(130/145)，具体工作流程参见《热能回收转换系统安装与使用说明书》。
闪蒸罐作为热能回收能量的产出设备，将吸收废热的水通过闪蒸方式变为蒸汽产出，产出蒸汽所消耗的水量通过冷凝回水补充。
炉体水回水分为三路，一路进入7℃水系统作为热源，返回炉体水罐；一路进入热能回收机组作为加热130℃水的热源，再返回炉体水罐，还有一路直接回到炉体水罐。这三路水的流量通过调节阀分程调节维持回水总管压力平稳。
通过双效溴化锂机组5利用109℃的炉体回水加热130℃的过热水到145℃，整个循环过程将109℃的水冷却到85℃，由离心泵打入还原炉1对夹套进行冷却。145℃的热水通过离心泵打入闪蒸罐进行减压闪蒸，获得0.2MPa的蒸汽后并入蒸汽管网。
本实用新型的技术效果如下：
本系统不仅实现了炉体水的降温处理，循环利用，同时还实现了每小时额外1.5t蒸汽的产出。

Claims (2)

1.还原炉热能综合利用系统，包括依次连接的还原炉(1)、炉体冷却水槽(2)、炉体冷却水泵(3)、水冷器(4)，水冷器(4)又连接至还原炉(1)形成水冷回路，还原炉(1)和炉体冷却水槽(2)之间设置有阀门，其特征在于：还原炉(1)和炉体冷却水槽(2)之间还设置有一条热能回收支路，该热能回收支路设置有双效溴化锂机组(5)，双效溴化锂机组(5)的余热进水管连接在双效溴化锂机组(5)的蒸发器(6)和还原炉(1)的余热出水处之间，双效溴化锂机组(5)的余热出水管连接在双效溴化锂机组(5)的发生器(7)和炉体冷却水槽(2)之间；
双效溴化锂机组(5)的吸收器(8)的出水管经过闪蒸槽(10)、热媒水泵(11)和吸收器(8)的进水管连接形成回路；
双效溴化锂机组(5)的冷凝器(9)的出水管经过冷却塔(13)、循环水泵(14)和冷凝器(9)的进水管连接形成回路。
2.根据权利要求1所述的还原炉热能综合利用系统，其特征在于：所述闪蒸槽(10)顶部的出汽管经过再沸器(12)连接至闪蒸罐下部的进水口。
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