CN205045831U - 一种制备棒状多晶硅的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种制备棒状多晶硅的装置，该装置包括：三氯氢硅预热器、汽化器、氢气预热器、混合器、尾气换热器和还原炉，还原炉具有还原炉入口与还原炉出口；其中，尾气换热器与混合器相连，且同时与还原炉入口和还原炉出口相连，尾气换热器用于接收混合气体，并根据还原炉出口排放的尾气对第一混合气体进行加热，获得第二混合气体，并将第二混合气体通过还原炉入口传输给还原炉。由于还原炉将还原炉尾气通过还原炉出口传输给尾气换热器，使得尾气换热器能够通过还原炉尾气对将被送入还原炉进行还原反应的气体进行加热，提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工领域，尤其涉及一种制备棒状多晶硅的装置。
背景技术
多晶硅是制备太阳能电池的原材料，是全世界光伏产业的基础。
目前，生产高纯度多晶硅的主流技术为改良西门法，其中还原装置使用的还原炉大部分为36对棒还原炉，使用36对棒还原炉生产多晶硅，其单炉产量为7000-9000Kg，还原电耗在50-70KW·h/KgSi，并且还原炉尾气和还原炉钟罩冷却水均直接传输给回收工序，虽然对还原炉尾气内的气体和冷却水进行了回收，但对还原炉尾气和冷却水内携带的热量却没有回收，造成在制备多晶硅时的热能利用率低，能耗较高。
因此，现有技术中存在在制备多晶硅时的热能利用率低的技术问题。
实用新型内容
本实用新型实施例通过提供一种制备棒状多晶硅的装置，用以解决现有技术中存在的在制备多晶硅时的热能利用率低的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种制备棒状多晶硅的装置，所述装置包括：三氯氢硅预热器、汽化器、氢气预热器、混合器、尾气换热器和还原炉，所述还原炉具有还原炉入口与还原炉出口；
其中，所述三氯氢硅预热器用于对液态三氯氢硅进行加热；
所述汽化器与所述三氯氢硅预热器相连，用于将所述液态三氯氢硅加热为气态三氯氢硅；
所述氢气预热器用于对氢气进行加热，获得加热后的氢气；
所述混合器分别与所述汽化器和所述氢气预热器相连，用于将所述液态三氯氢硅和所述加热后的氢气进行充分混合，获得第一混合气体；
所述尾气换热器与所述混合器相连，且同时与所述还原炉入口和所述还原炉出口相连，所述尾气换热器用于接收所述混合气体，并根据所述还原炉出口排放的尾气对所述第一混合气体进行加热，获得第二混合气体，并将所述第二混合气体通过所述还原炉入口传输给所述还原炉；
所述还原炉通过所述还原炉入口和所述还原炉出口与所述尾气换热器相连，用于通过所述还原炉入口接收所述第二混合气体，以使得所述第二混合气体中的三氯氢硅在所述还原炉中还原为棒状多晶硅，并将所述第二混合气体反应后的还原炉尾气通过所述还原炉出口传输给所述尾气换热器。
可选地，所述装置还包括钟罩水闪蒸罐和精馏塔；
其中，所述钟罩水闪蒸罐与所述还原炉出口相连，所述钟罩水闪蒸罐用于接收所述还原炉的钟罩的冷却水，并将所述冷却水的一部分闪蒸为蒸汽，并将所述蒸汽传输给所述精馏塔；
所述精馏塔与所述钟罩水闪蒸罐相连，所述精馏塔用于接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽携带的热量提高或保持所述精馏塔内的温度。
可选地，所述装置还包括钟罩水泵，所述钟罩水泵与所述钟罩水闪蒸罐和所述还原炉相连，所述钟罩水泵用于将所述冷却水中未闪蒸为蒸汽的部分泵入所述还原炉的钟罩中。
可选地，所述还原炉内设置有72对硅芯。
可选地，所述硅芯为Ф10×2800mm的圆柱体硅芯。
可选地，所述还原炉还通过所述还原炉出口与所述混合器相连，并通过所述还原炉出口将所述还原炉尾气传输给所述混合器。
可选地，所述还原炉还通过所述还原炉出口与所述氢气预热器相连，并通过所述还原炉出口将所述还原炉尾气传输给所述氢气预热器。
可选地，所述还原炉还通过所述还原炉出口与所述三氯氢硅预热器相连，并通过所述还原炉出口将所述还原炉尾气传输给所述三氯氢硅预热器。
本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、由于还原炉通过还原炉出口与尾气换热器相连，并将还原炉尾气通过还原炉出口传输给尾气换热器，使得尾气换热器能够通过还原炉尾气对将被送入还原炉进行还原反应的气体进行加热，提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
2、由于钟罩水闪蒸罐通过还原炉出口与还原炉相连，并将还原炉的钟罩的冷却水中的一部分闪蒸为蒸汽，并将蒸汽传输给精馏塔，使得精馏塔能够利用蒸汽携带的热量提高或者保持精馏塔内的温度，对还原炉冷却水中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
3、由于还原炉通过还原炉出口分别与混合器、氢气预热器或三氯氢硅预热器相连，使得混合器、氢气预热器或三氯氢硅预热器能够利用还原炉尾气中携带的热量进行加热，对还原炉尾气中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的制备棒状多晶硅的装置的示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例通过提供一种制备棒状多晶硅的装置，用以解决现有技术中存在的在制备多晶硅时的热能利用率低的技术问题。
本实用新型实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本实用新型实施例提供一种制备棒状多晶硅的装置，该装置包括：三氯氢硅预热器、汽化器、氢气预热器、混合器、尾气换热器和还原炉，还原炉具有还原炉入口与还原炉出口；
其中，三氯氢硅预热器用于对液态三氯氢硅进行加热；
汽化器与三氯氢硅预热器相连，用于将液态三氯氢硅加热为气态三氯氢硅；
氢气预热器用于对氢气进行加热，获得加热后的氢气；
混合器分别与汽化器和氢气预热器相连，用于将液态三氯氢硅和加热后的氢气进行充分混合，获得第一混合气体；
尾气换热器与混合器相连，且同时与还原炉入口和还原炉出口相连，尾气换热器用于接收混合气体，并根据还原炉出口排放的尾气对第一混合气体进行加热，获得第二混合气体，并将第二混合气体通过还原炉入口传输给还原炉；
还原炉通过还原炉入口和还原炉出口与尾气换热器相连，用于通过还原炉入口接收第二混合气体，以使得第二混合气体中的三氯氢硅在还原炉中还原为棒状多晶硅，并将第二混合气体反应后的还原炉尾气通过还原炉出口传输给尾气换热器。
可以看出，由于还原炉通过还原炉入口和还原炉出口与尾气换热器相连，并将还原炉尾气通过还原炉出口传输给尾气换热器，使得尾气换热器能够通过还原炉尾气对将被送入还原炉进行还原反应的气体进行加热，提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
请参考图1，图1是本实用新型实施例提供的制备棒状多晶硅的装置的示意图，如图1所示，该装置包括：三氯氢硅预热器10、汽化器20、氢气预热器30、混合器40、尾气换热器50和还原炉60，还原炉60具有还原炉入口61与还原炉出口62；
其中，三氯氢硅预热器10用于对液态三氯氢硅进行加热；
汽化器20与三氯氢硅预热器10相连，用于将液态三氯氢硅加热为气态三氯氢硅；
氢气预热器30用于对氢气进行加热，获得加热后的氢气；
混合器40分别与汽化器20和氢气预热器30相连，用于将液态三氯氢硅和加热后的氢气进行充分混合，获得第一混合气体；
尾气换热器50与混合器40相连，且同时与还原炉入口61和还原炉出口62相连，尾气换热器50用于接收混合气体，并根据还原炉出口62排放的尾气对第一混合气体进行加热，获得第二混合气体，并将第二混合气体通过还原炉入口61传输给还原炉60；
还原炉60通过还原炉入口61和还原炉出口62与尾气换热器50相连，用于通过还原炉入口61接收第二混合气体，以使得第二混合气体中的三氯氢硅在还原炉60中还原为棒状多晶硅，并将第二混合气体反应后的还原炉60尾气通过还原炉出口62传输给尾气换热器50。
在具体实施过程中，请继续参考图1，装置还包括钟罩水闪蒸罐70和精馏塔80；
其中，钟罩水闪蒸罐70与还原炉出口62相连，钟罩水闪蒸罐70用于接收还原炉60的钟罩的冷却水，并将冷却水的一部分闪蒸为蒸汽，并将蒸汽传输给精馏塔80；
精馏塔80与钟罩水闪蒸罐70相连，精馏塔80用于接收蒸汽，并通过蒸汽携带的热量提高或保持精馏塔80内的温度，对还原炉冷却水中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
在具体实施过程中，请继续参考图1，装置还包括钟罩水泵90，钟罩水泵90与钟罩水闪蒸罐70和还原炉60相连，钟罩水泵90用于将冷却水中未闪蒸为蒸汽的部分泵入还原炉60的钟罩中。
在具体实施过程中，还原炉60内设置有72对硅芯。当然，在其他实施例中，还原炉内可以设置的硅芯数量为24对、36对、144对等等，在此不做限制。
在具体实施过程中，硅芯为Ф10×2800mm的圆柱体硅芯。
在具体实施过程中，请继续参考图1，还原炉60还通过还原炉出口62与混合器40相连，并通过还原炉出口62将还原炉60尾气传输给混合器40。在本实施例中，还原炉60与混合器40相连是通过尾气换热器50间接相连的，在其他实施例中，还原炉60可以与混合器40直接相连，在此不做限制。
混合器40在接收还原炉尾气后，即能够通过还原炉尾气中携带的热量对混合器40中的气体进行加热，对还原炉尾气中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
在具体实施过程中，请继续参考图1，还原炉60还通过还原炉出口62与氢气预热器30相连，并通过还原炉出口62将还原炉尾气传输给氢气预热器30。在本实施例中，还原炉60与氢气预热器30相连是通过尾气换热器50和混合器40间接相连的，在其他实施例中，还原炉60可以与混合器40直接相连，在此不做限制。
氢气预热器30在接收还原炉尾气后，即能够通过还原炉尾气中携带的热量对氢气预热器30中的氢气进行加热，对还原炉尾气中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
在具体实施过程中，请继续参考图1，还原炉60还通过还原炉出口62与三氯氢硅预热器10相连，并通过还原炉出口62将还原炉60尾气传输给三氯氢硅预热器10。在本实施例中，还原炉60与三氯氢硅预热器10相连是通过尾气换热器50、混合器40和氢气预热器30间接相连的，在其他实施例中，还原炉60可以与混合器40直接相连，在此不做限制。
三氯氢硅预热器10在接收还原炉尾气后，即能够通过还原炉尾气中携带的热量对三氯氢硅预热器10中的三氯氢硅进行加热，对还原炉尾气中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
上述本实用新型实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、由于还原炉通过还原炉出口与尾气换热器相连，并将还原炉尾气通过还原炉出口传输给尾气换热器，使得尾气换热器能够通过还原炉尾气对将被送入还原炉进行还原反应的气体进行加热，提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
2、由于钟罩水闪蒸罐通过还原炉出口与还原炉相连，并将还原炉的钟罩的冷却水中的一部分闪蒸为蒸汽，并将蒸汽传输给精馏塔，使得精馏塔能够利用蒸汽携带的热量提高或者保持精馏塔内的温度，对还原炉冷却水中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
3、由于还原炉通过还原炉出口分别与混合器、氢气预热器或三氯氢硅预热器相连，使得混合器、氢气预热器或三氯氢硅预热器能够利用还原炉尾气中携带的热量进行加热，对还原炉尾气中的热量进行了进一步利用，进一步提高了还原炉的热能利用率，从而提高了在制备多晶硅时的热能利用率，降低了制备多晶硅时的能耗。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种制备棒状多晶硅的装置，其特征在于，所述装置包括：三氯氢硅预热器、汽化器、氢气预热器、混合器、尾气换热器和还原炉，所述还原炉具有还原炉入口与还原炉出口；
其中，所述三氯氢硅预热器用于对液态三氯氢硅进行加热；
所述汽化器与所述三氯氢硅预热器相连，用于将所述液态三氯氢硅加热为气态三氯氢硅；
所述氢气预热器用于对氢气进行加热，获得加热后的氢气；
所述混合器分别与所述汽化器和所述氢气预热器相连，用于将所述液态三氯氢硅和所述加热后的氢气进行充分混合，获得第一混合气体；
所述尾气换热器与所述混合器相连，且同时与所述还原炉入口和所述还原炉出口相连，所述尾气换热器用于接收所述混合气体，并根据所述还原炉出口排放的尾气对所述第一混合气体进行加热，获得第二混合气体，并将所述第二混合气体通过所述还原炉入口传输给所述还原炉；
所述还原炉通过所述还原炉入口和所述还原炉出口与所述尾气换热器相连，用于通过所述还原炉入口接收所述第二混合气体，以使得所述第二混合气体中的三氯氢硅在所述还原炉中还原为棒状多晶硅，并将所述第二混合气体反应后的还原炉尾气通过所述还原炉出口传输给所述尾气换热器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括钟罩水闪蒸罐和精馏塔；
其中，所述钟罩水闪蒸罐与所述还原炉出口相连，所述钟罩水闪蒸罐用于接收所述还原炉的钟罩的冷却水，并将所述冷却水的一部分闪蒸为蒸汽，并将所述蒸汽传输给所述精馏塔；
所述精馏塔与所述钟罩水闪蒸罐相连，所述精馏塔用于接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽携带的热量提高或保持所述精馏塔内的温度。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括钟罩水泵，所述钟罩水泵与所述钟罩水闪蒸罐和所述还原炉相连，所述钟罩水泵用于将所述冷却水中未闪蒸为蒸汽的部分泵入所述还原炉的钟罩中。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述还原炉内设置有72对硅芯。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述硅芯为Ф10×2800mm的圆柱体硅芯。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述还原炉还通过所述还原炉出口与所述混合器相连，并通过所述还原炉出口将所述还原炉尾气传输给所述混合器。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述还原炉还通过所述还原炉出口与所述氢气预热器相连，并通过所述还原炉出口将所述还原炉尾气传输给所述氢气预热器。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述还原炉还通过所述还原炉出口与所述三氯氢硅预热器相连，并通过所述还原炉出口将所述还原炉尾气传输给所述三氯氢硅预热器。
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