一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种高效多晶硅还原炉热量回收系统包括还原炉，还原炉上连接有尾冷夹套，所述尾冷夹套上分别连接有夹套水入口、夹套水出口和先进换热器，所述先进换热器分别与夹套水入口、夹套水出口和还原炉相连，并连接有SV混合器，所述SV混合器与混合汽化器相连，同时通过一旁路与还原炉相连，所述先进换热器上设有还原尾气出口，所述混合汽化器连接有三氯化硅进口和氢气进口，还原炉的高温炉筒回水与所述混合汽化器相连；还公开了一种基于该高效多晶硅还原炉热量回收系统的多晶硅还原生产工艺；有效地解决了高温水回水温度只能闪蒸2barg低品位蒸汽和尾气余热无法有效利用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺
本专利技术涉及热量回收利用
，尤其涉及一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺。
技术介绍
目前，国内外生产多晶硅的主要工艺技术是改良西门子法：经过提纯后的高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后，在一定的温度和压力下通入多晶硅还原炉内，在通电高温硅芯上进行沉积反应生成多晶硅，反应温度控制在1080-1100摄氏度左右，最终生成棒状多晶硅产品。而在现有常规的工艺生产过程中，尾气通过夹套水冷却，然后用高温水尾气换热器回收一部分热量，闪蒸低压2barg蒸汽，进料用蒸汽/高温水汽化三氯氢硅，再与氢气混合进入还原炉，无法充分利用还原炉产生的热能，产的低压蒸汽无法用于多晶硅生产。在专利技术专利申请公开说明书CN201110254699.0“多晶硅生产中还原尾气热能优化回收系统”中公开的文件，其对还原尾气的热能利用主要用于余热锅炉的加热，一次换热后形成高温蒸汽；二次换热为高温热水，再通过炉筒水闪蒸槽进一步产生蒸汽，实现梯级换热，最终均成为可工业使用的蒸汽，使得尾气热能得利用。在专利技术专利申请公开说明书CN201210202006.8也公开一种“多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法、系统及利用该方法和系统的多晶硅还原工艺”，其中尾气依次经过混合气尾气换热管、出入气换热管和列管式鼓泡汽化器三层热交换，然后进入最后回收。该工艺用外部热源把三氯氢硅和氢气在列管式鼓泡汽化器中汽化，，对于鼓泡式汽化器，温度和压力稍有波动，组分就发生变化，导致流量计检测也不准确，存在流量控制不准确、氢气与三氯氢硅摩尔比控制不灵敏的弊端。对进料流量也缺少有效控制，进而导致对晶体硅生成质量的反应迟钝，生产质量难以有效控制；并且还缺少对冷却水热能的综合运用。在专利技术专利申请公开说明书CN201310404614.1公开的一种“一种多晶硅还原炉控温节能系统及工艺”，其中对于尾气的热量回收比较好，但其回水的高温水温度无法闪蒸较高品位的蒸汽，仅2barg。因品位太低在多晶硅厂无法有效利用。另外采取集中汽化的方式会带来调节反应迟钝，对每套还原炉的及时进料存在滞后，存在多套还原炉抢料的情况。目前还没有一种方法能有效地利用尾气余热以及减少系统能耗。
技术实现思路
鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺，能解决高温水回水温度只能闪蒸2barg低品位蒸汽和尾气余热无法有效利用的问题。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种高效多晶硅还原炉热量回收系统，所述高效多晶硅还原炉热量回收系统包括还原炉，还原炉上连接有尾冷夹套，所述尾冷夹套上分别连接有夹套水入口、夹套水出口和先进换热器，所述先进换热器分别与夹套水入口、夹套水出口和还原炉相连，并连接有SV混合器，所述SV混合器与混合汽化器相连，同时通过一旁路与还原炉相连，所述先进换热器上设有还原尾气出口，所述混合汽化器连接有三氯化硅进口和氢气进口，还原炉的高温炉筒回水与所述混合汽化器相连。依照本专利技术的一个方面，所述先进换热器包括混合进料与高温尾气换热器、水冷高温尾气夹套。依照本专利技术的一个方面，所述先进换热器为缠绕管换热器。依照本专利技术的一个方面，所述混合汽化器的出入口设有阀门，尾冷夹套与其它部件相连的接口处设有阀门，先进换热器与所述还原炉相连的管路上设有阀门。依照本专利技术的一个方面，所述尾冷夹套、还原炉及先进换热器的高温进水温度为140℃～152℃，出口温度为165℃～175℃。依照本专利技术的一个方面，所述温度为165℃～175℃的出口水一部分输入所述混合汽化器，其它部分输入一蒸汽闪蒸装置。依照本专利技术的一个方面，所述还原炉内设有高温水冷却装置。一种高效多晶硅还原生产工艺，包括以下步骤：外源的三氯氢硅液体进入混合汽化器的管程，高温还原炉炉筒回水作为混合汽化器汽化三氯氢硅的热源，高温炉筒水的回水进入混合汽化器的壳程，汽化三氯氢硅为气相；外源的氢气气体进入混合汽化器通过高温炉筒水的回水进行预热同时与气相三氯氢硅初步混合；初步混合的气相三氯氢硅和氢气混合气体进入SV混合器再次充分混合；充分混合后的混合气体进入先进换热器通过还原炉尾气、尾冷夹套水作为热源进行热交换以满足混合气体进料温度150～250℃；热交换后的混合气体通过进入还原炉反应。依照本专利技术的一个方面，在SV混合器出口新增旁路绕过先进换热器，通过该旁路和先进换热器高温水路进行调节流量来控制进入还原炉内的混合气体温度在150～250度。依照本专利技术的一个方面，所述先进换热器将高温还原尾气从500℃冷却到150℃。依照本专利技术的一个方面，所述先进换热器产出165～175℃的高温水，用于闪蒸3～4barg的饱和蒸汽。依照本专利技术的一个方面，所述尾冷夹套水出水温度为165℃～175℃的高温水，用于闪蒸3～4barg的饱和蒸汽。依照本专利技术的一个方面，所述尾冷夹套、还原炉及先进换热器的高温进水温度为140℃～152℃，出口温度为165℃～175℃，除一部分进混合汽化器壳程汽化三氯氢硅和氢气，大部分的165℃～175℃水用于闪蒸3～4barg饱和蒸汽。本专利技术实施的优点：1、还原炉炉筒和夹套回水温度高达165～175℃，可闪蒸3～4barg的饱和蒸汽；2、先进换热器满足氢气与三氯氢硅预热混合进料温度150～250℃，满足可产165～175℃的高温水，可闪蒸3～4barg的饱和蒸汽，满足将高温还原尾气从500℃冷却到150℃；3、通过在SV混合器出口新增旁路绕过先进换热器，通过该旁路和先进换热器高温水路进行调节流量来控制进入还原炉内的温度在150～250℃；4、尾冷夹套可产165℃～175℃的高温水，可闪蒸3～4barg的饱和蒸汽。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所述的一种高效多晶硅还原炉热量回收系统示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种高效多晶硅还原炉热量回收系统，所述高效多晶硅还原炉热量回收系统包括还原炉1，还原炉1上连接有尾冷夹套2，所述尾冷夹套2上分别连接有夹套水入口、夹套水出口和先进换热器3，所述先进换热器3分别与夹套水入口、夹套水出口和还原炉1相连，并连接有SV混合器4，所述SV混合器4与混合汽化器5相连，同时通过一旁路与还原炉1相连，所述先进换热器上3设有还原尾气出口，所述混合汽化器5连接有三氯化硅进口和氢气进口，还原炉的高温炉筒回水与所述混合汽化器5相连。在实际应用中，所述先进换热器包括混合进料与高温尾气换热器、水冷高温尾气夹套。在实际应用中，所述先进换热器为缠绕管换热器。在实际应用中，所述混合汽化器的出入口设有阀门，尾冷夹套与其它部件相连的接口处设有阀门，先进换热器与所述还原炉相连的管路上设有阀门。在实际应用中，所述尾冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效多晶硅还原炉热量回收系统，其特征在于，所述高效多晶硅还原炉热量回收系统包括还原炉，还原炉上连接有尾冷夹套，所述尾冷夹套上分别连接有夹套水入口、夹套水出口和先进换热器，所述先进换热器分别与夹套水入口、夹套水出口和还原炉相连，并连接有SV混合器，所述SV混合器与混合汽化器相连，同时通过一旁路与还原炉相连，所述先进换热器上设有还原尾气出口，所述混合汽化器连接有三氯化硅进口和氢气进口，还原炉的高温炉筒回水与所述混合汽化器相连。

【技术特征摘要】
1.一种高效多晶硅还原炉热量回收系统，其特征在于，所述高效多晶硅还原炉热量回收系统包括还原炉，还原炉上连接有尾冷夹套，所述尾冷夹套上分别连接有夹套水入口、夹套水出口和先进换热器，所述先进换热器分别与夹套水入口、夹套水出口和还原炉相连，并连接有SV混合器，所述SV混合器与混合汽化器相连，同时通过一旁路与还原炉相连，所述先进换热器上设有还原尾气出口，所述混合汽化器连接有三氯化硅进口和氢气进口，还原炉的高温炉筒回水与所述混合汽化器相连。2.根据权利要求1所述的高效多晶硅还原炉热量回收系统，其特征在于，所述先进换热器包括混合进料与高温尾气换热器、水冷高温尾气夹套。3.根据权利要求2所述的高效多晶硅还原炉热量回收系统，其特征在于，所述先进换热器为缠绕管换热器。4.根据权利要求1所述的高效多晶硅还原炉热量回收系统，其特征在于，所述尾冷夹套、还原炉及先进换热器的高温进水温度为140℃～152℃，出口温度为165℃～175℃。所述温度为165℃～175℃的出口水一部分输入所述混合汽化器，其它部分输入一蒸汽闪蒸装置。5.一种高效多晶硅还原生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：外源的三氯氢硅液体进入混合汽化器的管程，高温还原炉炉筒回水作为混合汽化器汽化三氯氢硅的热源，高温炉筒水的回水进入混合汽化器的壳程，汽化三氯氢硅为气相；外源的氢气气体进入混...

【专利技术属性】
技术研发人员：程佳彪，张华芹，
申请(专利权)人：上海韵申新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31