CN209721600U - 尾气热量回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尾气热量回收系统，涉及多晶硅加工技术领域，主要目的是提供一种能够提高进入还原炉的氢气的温度，同时降低尾气的温度的尾气热量回收系统。本实用新型的主要技术方案为：一种尾气热量回收系统，包括：还原炉单元，还原炉体用于生产硅棒，供气部用于向还原炉体输送氢气，收集部用于收集还原炉体排出的尾气；换热单元，换热单元包括换热罐体和换热管束，第一尾气管的一端连接于还原炉体，另一端与换热管束相互连通，第二尾气管的一端与换热管束相互连通，另一端连接于收集部，第一进气管的一端连接于供气部，另一端连接于换热罐体，第二进气管的一端连接于换热罐体，另一端连接于还原炉体。本实用新型主要用于尾气热交换。

Description

尾气热量回收系统

技术领域

本实用新型涉及多晶硅加工技术领域，尤其涉及一种尾气热量回收系统。

背景技术

随着国内外电子信息产业的飞速发展和对新能源的巨大需求，多晶硅产品市场一直方兴未艾。在多晶硅生产工艺中，还原炉能够依靠电能将硅芯加热到1000度以上，从而产生大量的热能。

目前，在多晶硅生产过程中，还原反应尾气由管道输送进入尾气回收车间冷凝系统循环水换热器进行冷凝降温后，进入下一个换热器，而低温氢气从氢气吸附塔净化后进入到还原炉之前，进入换热器，用中压蒸汽给其换热升温，由于还原车间反应尾气去尾气回收进口温度高，通过尾气回收冷凝系统一系列换热器降温冷凝，需消耗大量的冷量；而低温氢气从氢气吸附塔净化后进入到还原炉之前，需用中压蒸汽对其进行加热，又消耗大量的热量，而在还原炉硅芯击穿前，常温氢气气密置换完成后，炉内温度较低，击穿时间长，同时在硅棒沉淀过程中，由于吹扫还原炉的视镜氢气温度低，炉内温度分布不均匀，从而影响多晶硅的品质，并且，由于尾气回收车间冷凝系统循环水换热器进出口温差大，导致换热器使用寿命低，列管易穿孔，泄漏后需停车置换更换换热器，从而严重影响当月多晶硅产量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种尾气热量回收系统，主要目的是提供一种能够提高进入还原炉的氢气的温度，同时降低尾气的温度的尾气热量回收系统。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种尾气热量回收系统，该系统包括：

还原炉单元，所述还原炉单元包括还原炉体、供气部和收集部，所述还原炉体用于生产硅棒，所述供气部用于向所述还原炉体输送氢气，所述收集部用于收集所述还原炉体排出的尾气；

换热单元，所述换热单元包括换热罐体和换热管束，所述换热罐体上设置第一尾气管、第二尾气管、第一进气管和第二进气管，所述第一尾气管的一端连接于所述还原炉体，另一端与所述换热管束相互连通，所述第二尾气管的一端与所述换热管束相互连通，另一端连接于所述收集部，所述第一进气管的一端连接于所述供气部，另一端连接于所述换热罐体，所述第二进气管的一端连接于所述换热罐体，另一端连接于所述还原炉体，用于向所述还原炉体输送氢气。

进一步的，所述换热管束包括第一隔板、第二隔板和多个连接管，所述第一隔板和所述第二隔板设置在所述多个连接管的两端，用于将所述换热罐体分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第三腔室设置在所述第一腔室和所述第二腔室之间，多个所述连接管连通所述第一腔室和所述第二腔室。

进一步的，所述第一进气管和所述第二进气管分别与所述第三腔室相互连通。

进一步的，所述换热管束包括第一连通管、第二连通管和多个第三连通管，所述第一连通管与所述第一尾气管相连接，所述第二连通管与所述第二尾气管相连接，多个所述第三连通管设置在所述第一连通管和所述第二连通管之间。

进一步的，所述第一连通管和所述第二连通管均为网状结构。

进一步的，温度控制部，所述温度控制部包括温度控制管和控制阀，所述控制阀设置在所述温度控制管上，所述温度控制管的一端连接于所述第一进气管，另一端连接于所述第二进气管。

进一步的，检测器，所述检测器设置在所述第二进气管上，用于检测所述第二进气管内的氢气的温度。

进一步的，所述检测器连接于所述控制阀，用于调节所述控制阀。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型实施例提供的技术方案中，还原炉体用于生产硅棒，供气部用于向还原炉体输送氢气，收集部用于收集还原炉体排出的尾气；所述换热单元包括换热罐体和换热管束，所述换热罐体上设置第一尾气管、第二尾气管、第一进气管和第二进气管，所述第一尾气管的一端连接于所述还原炉体，另一端与所述换热管束相互连通，所述第二尾气管的一端与所述换热管束相互连通，另一端连接于所述收集部，所述第一进气管的一端连接于所述供气部，另一端连接于所述换热罐体，所述第二进气管的一端连接于所述换热罐体，另一端连接于所述还原炉体，用于向所述还原炉体输送氢气，生产硅棒时，供气部将氢气通过第一进气管和第二进气管输送至还原炉体内，还原炉体内发生反应产生硅棒和多余的高温尾气，高温尾气通过第一尾气管进入换热管束，此时，换热管束内的尾气的温度高于换热罐体内的氢气的温度，换热管束内的尾气与换热罐体内的氢气进行热量交换，使换热管束内的尾气的温度降低，换热罐体内的氢气的温度升高，换热罐体内的氢气通过第二进气管输送至还原炉体，而换热管束内的尾气通过第二尾气管输送收集部回收尾气，相对于现有技术，还原反应尾气由管道输送进入尾气回收车间冷凝系统循环水换热器进行冷凝降温后，进入下一个换热器，而低温氢气从氢气吸附塔净化后进入到还原炉之前，进入换热器，用中压蒸汽给其换热升温，由于还原车间反应尾气去尾气回收进口温度高，通过尾气回收冷凝系统一系列换热器降温冷凝，需消耗大量的冷量；而低温氢气从氢气吸附塔净化后进入到还原炉之前，需用中压蒸汽对其进行加热，又消耗大量的热量，而在还原炉硅芯击穿前，常温氢气气密置换完成后，炉内温度较低，击穿时间长，同时在硅棒沉淀过程中，由于吹扫还原炉的视镜氢气温度低，炉内温度分布不均匀，从而影响多晶硅的品质，并且，由于尾气回收车间冷凝系统循环水换热器进出口温差大，导致换热器使用寿命低，列管易穿孔，泄漏后需停车置换更换换热器，从而严重影响当月多晶硅产量，本实用新型实施例中，通过在还原炉体和供气部之间设置换热单元，使还原炉体产生的高温尾气与进入还原炉体的氢气至今产生热量交换，不仅降低了尾气的温度，使收集部的循环水换热器的进出口温差减小，减少了收集部的循环水换热器的循环水的用量，提高了收集部的循环水换热器的使用寿命，同时还提高了进入还原炉体的氢气的温度，不仅减少了加热氢气所需的蒸汽的耗量，还使得还原炉体内的温度分布均匀，提高多晶硅的品质，达到了降低企业生产成本的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种尾气热量回收系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种换热单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种尾气热量回收系统，该系统包括：

本实用新型实施例提供了一种尾气热量回收系统，该系统包括：

还原炉单元，还原炉单元包括还原炉体11、供气部12和收集部13，还原炉体11用于生产硅棒，供气部12用于向还原炉体11输送氢气，收集部13用于收集还原炉体11排出的尾气；

换热单元，换热单元包括换热罐体21和换热管束22，换热罐体21上设置第一尾气管23、第二尾气管24、第一进气管25和第二进气管26，第一尾气管23的一端连接于还原炉体11，另一端与换热管束22相互连通，第二尾气管24的一端与换热管束22相互连通，另一端连接于收集部13，第一进气管25的一端连接于供气部12，另一端连接于换热罐体21，第二进气管26的一端连接于换热罐体21，另一端连接于还原炉体11，用于向还原炉体11输送氢气。

本实用新型实施例提供的技术方案中，还原炉体11用于生产硅棒，供气部12用于向还原炉体11输送氢气，收集部13用于收集还原炉体11排出的尾气；换热单元包括换热罐体21和换热管束22，换热罐体21上设置第一尾气管23、第二尾气管24、第一进气管25和第二进气管26，第一尾气管23的一端连接于还原炉体11，用于向换热罐体21通入尾气，另一端与换热管束22相互连通，第二尾气管24的一端与换热管束22相互连通，另一端连接于收集部13，第一进气管25的一端连接于供气部12，另一端连接于换热罐体21，第二进气管26的一端连接于换热罐体21，另一端连接于还原炉体11，用于向还原炉体11输送氢气，生产硅棒时，供气部12将氢气通过第一进气管25和第二进气管26输送至还原炉体11内，还原炉体11内发生反应产生硅棒和多余的高温尾气，高温尾气通过第一尾气管23进入换热管束22，此时，换热管束22内的尾气的温度高于换热罐体21内的氢气的温度，换热管束22内的尾气与换热罐体21内的氢气进行热量交换，使换热管束22内的尾气的温度降低，换热罐体21内的氢气的温度升高，换热罐体21内的氢气通过第二进气管26输送至还原炉体11，而换热管束22内的尾气通过第二尾气管24输送收集部13回收尾气，相对于现有技术，还原反应尾气由管道输送进入尾气回收车间冷凝系统循环水换热器进行冷凝降温后，进入下一个换热器，而低温氢气从氢气吸附塔净化后进入到还原炉之前，进入换热器，用中压蒸汽给其换热升温，由于还原车间反应尾气去尾气回收进口温度高，通过尾气回收冷凝系统一系列换热器降温冷凝，需消耗大量的冷量；而低温氢气从氢气吸附塔净化后进入到还原炉之前，需用中压蒸汽对其进行加热，又消耗大量的热量，而在还原炉硅芯击穿前，常温氢气气密置换完成后，炉内温度较低，击穿时间长，同时在硅棒沉淀过程中，由于吹扫还原炉的视镜氢气温度低，炉内温度分布不均匀，从而影响多晶硅的品质，并且，由于尾气回收车间冷凝系统循环水换热器进出口温差大，导致换热器使用寿命低，列管易穿孔，泄漏后需停车置换更换换热器，从而严重影响当月多晶硅产量，本实用新型实施例中，通过在还原炉体11和供气部12之间设置换热单元，使还原炉体11产生的高温尾气与进入还原炉体11的氢气至今产生热量交换，不仅降低了尾气的温度，使收集部13的循环水换热器的进出口温差减小，减少了收集部13的循环水换热器的循环水的用量，提高了收集部13的循环水换热器的使用寿命，同时还提高了进入还原炉体11的氢气的温度，不仅减少了加热氢气所需的蒸汽的耗量，还使得还原炉体11内的温度分布均匀，提高多晶硅的品质，达到了降低企业生产成本的技术效果。

上述还原炉单元的作用是提供多晶硅生产的场所，并且提供相应的反应原料，还原炉单元包括还原炉体11、供气部12和收集部13，还原炉体11用于生产多晶硅的硅棒，还原炉体11主要是利用改良西门子法制备多晶硅棒，因此，可以采用市面上常见的多晶硅还原炉，也可以采用其他形式的多晶硅还原炉，供气部12用于向还原炉体11输送氢气，供气部12的作用是向还原炉体11提供氢气，因此，只要能够制备氢气或者输送氢气即可，收集部13用于收集还原炉体11排出的尾气，收集部13的作用是将还原炉体11内产生的多余的尾气进行回收并进行处理，因此，可以采用市面上常见的尾气回收装置，也可以采用其他形式的收集装置，只要能够收集尾气即可；换热单元包括换热罐体21和换热管束22，换热罐体21上设置第一尾气管23、第二尾气管24、第一进气管25和第二进气管26，第一尾气管23的一端连接于还原炉体11，用于向换热罐体21通入尾气，另一端与换热管束22相互连通，第二尾气管24的一端与换热管束22相互连通，另一端连接于收集部13，第一进气管25的一端连接于供气部12，另一端连接于换热罐体21，第二进气管26的一端连接于换热罐体21，另一端连接于还原炉体11，用于向还原炉体11输送氢气，由于收集部13进口温度高，需要通过一系列换热器对尾气进行降温冷凝，需消耗大量的冷量，同时，氢气从吸附塔净化后进入到还原炉之前，需要通过中压蒸汽对其进行加热，又消耗大量的热量，因此，在还原炉体11、供气部12和收集部13之间设置换热单元，第一尾气管23的一端连接于还原炉体11，用于向换热罐体21通入尾气，另一端与换热管束22相互连通，第二尾气管24的一端与换热管束22相互连通，另一端连接于收集部13，第一进气管25的一端连接于供气部12，另一端连接于换热罐体21，还原炉体11内产生的尾气能够通过第一尾气管23进入换热管束22，同时，第二尾气管24的两端分别连接于换热管束22和收集部13，尾气通过第一尾气管23进入换热管束22中，同时，第一进气管25的一端连接于供气部12，另一端连接于换热罐体21，第二进气管26的一端连接于换热罐体21，另一端连接于还原炉体11，换热管束22内的尾气与换热罐体21内的氢气产生热量交换，不仅降低了尾气的温度，使收集部13的循环水换热器的进出口温差减小，减少了收集部13的循环水换热器的循环水的用量，提高了收集部13的循环水换热器的使用寿命，同时还提高了进入还原炉体11的氢气的温度，不仅减少了加热氢气所需的蒸汽的耗量，还使得还原炉体11内的温度分布均匀，提高多晶硅的品质，达到了降低企业生产成本的技术效果。

进一步的，如图2所示，换热管束22包括第一隔板221、第二隔板222和多个连接管223，第一隔板221和第二隔板222设置在多个连接管223的两端，用于将换热罐体21分隔为第一腔室224、第二腔室225和第三腔室226，第三腔室226设置在第一腔室224和第二腔室225之间，多个连接管223连通第一腔室224和第二腔室225。本实施例中，进一步限定了换热管束22，第一隔板221和第二隔板222的作用是将罐体分隔成三个腔室，多个连接管223将第一腔室224和第二腔室225相互连通，尾气通过第一尾气管23进入第一腔室224中，然后通过多个连接管223进入第二腔室225，多个连接管223设置在第三腔室226内，同时，第一进气管25和第二进气管26分别与第三腔室226相互连通，氢气通过第一进气管25进入第三腔室226，并且与多个连接管223的外壁相互接触，从而实现热交换，进而达到提高热交换的效率的技术效果。

进一步的，换热管束22包括第一连通管、第二连通管和多个第三连通管，第一连通管与第一尾气管23相连接，第二连通管与第二尾气管24相连接，多个第三连通管设置在第一连通管和第二连通管之间。本实施例中，进一步限定了换热管束22，第一连通管与第一尾气管23相连接，第二连通管与第二尾气管24相连接，多个第三连通管设置在第一连通管和第二连通管之间，使第一尾气管23进入第一连通管，然后通过多个第三连通管进入第二连通管和第二尾气管24，本实施例中，去除了第一隔板221和第二隔板222，使换热罐体21内的腔体的空间增加，从而达到提高尾气和氢气的换热面积的技术效果。

进一步的，第一连通管和第二连通管均为网状结构。本实施例中，进一步限定了第一连通管和第二连通管，通常情况下，第一连通管和第二连通管的形状以及结构基本相同，并且分别设置在换热罐体21的两端，网状结构能够进一步增加换热管束22的表面积，从而达到提高尾气和氢气的换热面积的技术效果。

进一步的，如图1所示，增加了温度控制部3，温度控制部3包括温度控制管31和控制阀32，控制阀32设置在温度控制管31上，温度控制管31的一端连接于第一进气管25，另一端连接于第二进气管26。本实施例中，增加了温度控制部3，温度控制部3的作用是控制氢气进入还原炉体11内的温度，温度控制部3包括温度控制管31和控制阀32，控制阀32设置在温度控制管31上，控制阀32能够开启或者关闭，也能够控制温度控制管31内的流量速度，温度控制管31的一端连接于第一进气管25，另一端连接于第二进气管26，当进入还原炉体11内的氢气的温度过大，打开控制阀32，使部分从供气部12输出的氢气不经过换热单元进行换热，而直接进入第二进气管26，并且和第二进气管26内的氢气进行热交换，从而达到降低进入还原炉体11内的氢气的温度的技术效果，当处于持续开启状态，并且进入还原炉体11内的氢气的温度过低时，可以关闭，使全部的氢气经过换热单元进行加热，再进入还原炉体11，或者设置为一个固定的开启角度，使部分氢气不经过换热单元进行换热，而直接进入第二进气管26并且和第二进气管26内的氢气进行热交换，从而进一步达到升高进入还原炉体11内的氢气的温度的技术效果。

进一步的，如图1所示，增加了检测器4，检测器4设置在第二进气管26上，用于检测第二进气管26内的氢气的温度。本实施例中，增加了检测器4，检测器4的作用是检测第二进气管26内的氢气的温度，检测器4可以采用常见的气体温度检测器4，也可以采用其他复合型的温度检测器4，只要能够检测氢气的温度即可。

进一步的，检测器4连接于控制阀32，用于调节控制阀32。本实施例中，进一步限定了检测器4，将检测器4与控制阀32相互连接，可以在检测器4上设置一个预设值，当检测器4检测的温度高于预设值时，开启控制阀32，使部分氢气不经过换热单元进入第二进气管26，当检测器4检测的温度低于预设值时，关闭控制阀32，使全部的氢气通过换热单元进入第二进气管26，从而达到方便调节进入还原炉体11的氢气的温度的技术效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种尾气热量回收系统，其特征在于，包括：

还原炉单元，所述还原炉单元包括还原炉体、供气部和收集部，所述还原炉体用于生产硅棒，所述供气部用于向所述还原炉体输送氢气，所述收集部用于收集所述还原炉体排出的尾气；

换热单元，所述换热单元包括换热罐体和换热管束，所述换热罐体上设置第一尾气管、第二尾气管、第一进气管和第二进气管，所述第一尾气管的一端连接于所述还原炉体，另一端与所述换热管束相互连通，所述第二尾气管的一端与所述换热管束相互连通，另一端连接于所述收集部，所述第一进气管的一端连接于所述供气部，另一端连接于所述换热罐体，所述第二进气管的一端连接于所述换热罐体，另一端连接于所述还原炉体，用于向所述还原炉体输送氢气。

2.根据权利要求1所述的尾气热量回收系统，其特征在于，

所述换热管束包括第一隔板、第二隔板和多个连接管，所述第一隔板和所述第二隔板设置在所述多个连接管的两端，用于将所述换热罐体分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第三腔室设置在所述第一腔室和所述第二腔室之间，多个所述连接管连通所述第一腔室和所述第二腔室。

3.根据权利要求2所述的尾气热量回收系统，其特征在于，

所述第一进气管和所述第二进气管分别与所述第三腔室相互连通。

4.根据权利要求1所述的尾气热量回收系统，其特征在于，

所述换热管束包括第一连通管、第二连通管和多个第三连通管，所述第一连通管与所述第一尾气管相连接，所述第二连通管与所述第二尾气管相连接，多个所述第三连通管设置在所述第一连通管和所述第二连通管之间。

5.根据权利要求4所述的尾气热量回收系统，其特征在于，

所述第一连通管和所述第二连通管均为网状结构。

6.根据权利要求2至5任一项所述的尾气热量回收系统，其特征在于，

温度控制部，所述温度控制部包括温度控制管和控制阀，所述控制阀设置在所述温度控制管上，所述温度控制管的一端连接于所述第一进气管，另一端连接于所述第二进气管。

7.根据权利要求6所述的尾气热量回收系统，其特征在于，还包括：

检测器，所述检测器设置在所述第二进气管上，用于检测所述第二进气管内的氢气的温度。

8.根据权利要求7所述的尾气热量回收系统，其特征在于，

所述检测器连接于所述控制阀，用于调节所述控制阀。