多晶硅还原炉的冷却系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了多晶硅还原炉的冷却系统和方法，该系统包括：还原炉，包括钟罩和底盘，所述钟罩具有冷却水第一入口和钟罩高温水出口，所述底盘具有冷却水第二入口和底盘高温水出口，所述底盘高温水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连；换热装置，具有钟罩高温水入口和换热后冷却水出口，所述钟罩高温水入口与所述钟罩高温水出口相连，所述换热后冷却水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。采用该系统既显著简化了现有多晶硅还原炉冷却系统的管道，又实现了对钟罩高温水和底盘高温水热量的高效、分级回收利用，同时显著降低了多晶硅还原炉冷却水的远距离循环使用量并实现多晶硅还原炉的安全稳定运行。

Cooling System and System of Polycrystalline Silicon Reduction Furnace

【技术实现步骤摘要】
多晶硅还原炉的冷却系统和方法
本专利技术属于多晶硅生产领域，具体而言，本专利技术涉及多晶硅还原炉的冷却系统和方法。
技术介绍
多晶硅是太阳能光伏及电子通讯产品类用原料，在光伏电池生产、电子通讯领域中起着举足轻重的作用，因此针对多晶硅生产过程中的各个系统在不断进行优化提升。通过节能降耗的手段来降低多晶硅生产成本是多晶硅生产工作者一直以来孜孜追求的目标。现有多晶硅生产系统中，还原系统是能耗最高、最具有挖潜空间的系统。现有多晶硅生产80％以上采用改良西门子工艺，基本都是采用多晶硅沉积还原炉生产棒状多晶硅，由还原炉钟罩和还原炉底盘构成的空间内有1080℃的高温沉积载体在高纯三氯氢硅与氢气的混合气氛围下实现多晶硅的气相沉积，还原炉钟罩以及底盘在如此高温的环境氛围下需要采用外供冷却介质来降温，确保设备的安全稳定运行。还原炉钟罩的传统冷却介质有高温水、导热油等介质；底盘大都采用水作为降温介质，不同的还原炉炉型采用不同温度等级的水来实施降温。而对于降温介质的热量回收再利用上，各多晶硅生产企业采用的方法千差万别，甚至很多企业不注重这些热量的回收利用，导致多晶硅生产系统能耗整体偏高，成本难以下降，进而导致企业在激烈的市场竞争中处于下风。传统的多晶硅还原炉冷却系统中，还原炉钟罩用120-150℃的高温水或者导热油进行冷却，还原炉底盘则采用60～90℃的中温水进行冷却，这样的方式水源品种多，冷却系统复杂，使得还原车间配管繁杂，操作困难，热回收利用不全。因此，现有多晶硅还原炉的冷却技术有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种多晶硅还原炉的冷却系统和方法。采用该系统既显著简化了现有多晶硅还原炉冷却系统的管道，又实现了对钟罩高温水和底盘高温水热量的高效、分级回收利用，同时显著降低了多晶硅还原炉冷却水的使用量并实现多晶硅还原炉的安全稳定运行。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种多晶硅还原炉的冷却系统，根据本专利技术的实施例，该系统包括：还原炉，所述还原炉包括钟罩和底盘，所述钟罩设在所述底盘上方，所述底盘设于所述钟罩的底部，所述钟罩具有冷却水第一入口和钟罩高温水出口，所述底盘具有冷却水第二入口和底盘高温水出口，所述底盘高温水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连；换热装置，所述换热装置具有钟罩高温水入口和换热后冷却水出口，所述钟罩高温水入口与所述钟罩高温水出口相连，所述换热后冷却水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。根据本专利技术实施例的多晶硅还原炉的冷却系统，通过往还原炉钟罩和底盘通同一热量范围内的冷却水作为冷却介质，可降低多晶硅还原炉冷却系统的水源品种，显著降低冷却系统的复杂度，简化还原车间的配管；进一步的，因钟罩是副产热量向外转移的关键换热部位，占到副产热量的80％以上，所得的钟罩高温水相对于冷却水的温升高，而底盘高温水相对于冷却水温升低，将两者分开处理，可避免底盘高温水降低钟罩高温水的品质，并提高钟罩高温水在后续换热过程中的品质；底盘高温水单独处理，直接返回作为钟罩和/或底盘的冷却水使用，回收底盘高温水的热量，且可降低多晶硅还原炉的冷却水水量；而所得的钟罩高温水直接送至换热装置进行换热处理，以回收钟罩高温水的热量，简化了传统先将热水转化成蒸汽再换热的复杂模式工艺，并降低了钟罩高温水的热损失，同时经换热后可降低钟罩高温水的温度，得到换热后冷却水，并将该换热后冷却水作为冷却水返回至钟罩和/或底盘使用，实现了对钟罩高温水热量的两级利用，并且进一步降低了多晶硅还原炉冷却系统的冷却水水量。由此，采用该系统既显著简化了现有多晶硅还原炉冷却系统的管道，又实现了对钟罩高温水和底盘高温水热量的高效、分级回收利用，同时显著降低了多晶硅还原炉冷却水的使用量并实现多晶硅还原炉的安全稳定运行。另外，根据本专利技术上述实施例的多晶硅还原炉的冷却系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述多晶硅还原炉的冷却系统进一步包括：第一加压泵，所述第一加压泵与所述换热后冷却水出口相连，所述第一加压泵与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。由此，可进一步提高对换热后冷却水热量的利用率。在本专利技术的一些实施例中，上述多晶硅还原炉的冷却系统进一步包括：缓冲罐，所述缓冲罐与所述底盘高温水出口相连；第二加压泵，所述第二加压泵与所述缓冲罐相连，所述第二加压泵与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。由此，可进一步提高对底盘高温水热量的利用率。在本专利技术的一些实施例中，所述换热装置为板式换热器。由此，可进一步提高对钟罩高温水热量的利用率。在本专利技术的一些实施例中，在高度方向上，所述钟罩高温水出口位于所述冷却水第一入口的上方。由此，有利于实现对钟罩高温水温度的控制。在本专利技术的一些实施例中，在高度方向上，所述钟罩高温水出口与所述冷却水第一入口的距离占所述钟罩高度的80-90％。由此，可进一步实现对钟罩高温水的控制。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种利用上述多晶硅还原炉的冷却系统进行多晶硅还原炉冷却的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：将冷却水分别从所述冷却水第一入口、冷却水第二入口供给至所述还原炉的所述钟罩和所述底盘，以分别对所述钟罩和所述底盘进行冷却，以便分别得到钟罩高温水和底盘高温水，并将所述底盘高温水作为所述冷却水返回至所述钟罩和/或所述底盘；将所述钟罩高温水供给至所述换热装置进行热量回收，以便得到换热后冷却水，并将所述换热后冷却水作为所述冷却水返回至所述钟罩和/或所述底盘。根据本专利技术实施例的多晶硅还原炉的冷却方法，通过往还原炉钟罩和底盘通同一热量范围内的冷却水作为冷却介质，可降低多晶硅还原炉冷却的水源品种，显著降低冷却的复杂度，简化还原车间的配管；进一步的，因钟罩是副产热量向外转移的关键换热部位，占到副产热量的80％以上，所得的钟罩高温水相对于冷却水的温升高，而底盘高温水相对于冷却水温升低，将两者分开处理，可避免底盘高温水降低钟罩高温水的品质，并提高钟罩高温水在后续换热过程中的品质；底盘高温水单独处理，直接返回作为钟罩和/或底盘的冷却水使用，回收底盘高温水的热量，且可降低多晶硅还原炉的冷却水水量；而所得的钟罩高温水直接送至换热装置进行换热处理，以回收钟罩高温水的热量，简化了传统先将热水转化成蒸汽再换热的复杂模式工艺，并降低了钟罩高温水的热损失，同时经换热后可降低钟罩高温水的温度，得到换热后冷却水，并将该换热后冷却水作为冷却水返回至钟罩和/或底盘使用，实现了对钟罩高温水热量的两级利用，并且进一步降低了多晶硅还原炉冷却的冷却水水量。由此，采用该方法既显著简化了现有多晶硅还原炉冷却的管道，又实现了对钟罩高温水和底盘高温水热量的高效、分级回收利用，同时显著降低了多晶硅还原炉冷却水的使用量并实现多晶硅还原炉的安全稳定运行。另外，根据本专利技术上述实施例的多晶硅还原炉的冷却方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述冷却水、所述底盘高温水、所述换热后冷却水的温度分别独立的为120-150摄氏度。由此，可进一步实现对底盘高温水、钟罩高温水热量的回收利用。在本专利技术的一些实施例中，供给至所述钟罩的所述冷却水与供给至所述底盘的所述冷却水的流量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅还原炉的冷却系统，其特征在于，包括：还原炉，所述还原炉包括钟罩和底盘，所述钟罩设在所述底盘上方，所述底盘设于所述钟罩的底部，所述钟罩具有冷却水第一入口和钟罩高温水出口，所述底盘具有冷却水第二入口和底盘高温水出口，所述底盘高温水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连；换热装置，所述换热装置具有钟罩高温水入口和换热后冷却水出口，所述钟罩高温水入口与所述钟罩高温水出口相连，所述换热后冷却水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原炉的冷却系统，其特征在于，包括：还原炉，所述还原炉包括钟罩和底盘，所述钟罩设在所述底盘上方，所述底盘设于所述钟罩的底部，所述钟罩具有冷却水第一入口和钟罩高温水出口，所述底盘具有冷却水第二入口和底盘高温水出口，所述底盘高温水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连；换热装置，所述换热装置具有钟罩高温水入口和换热后冷却水出口，所述钟罩高温水入口与所述钟罩高温水出口相连，所述换热后冷却水出口与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：第一加压泵，所述第一加压泵与所述换热后冷却水出口相连，所述第一加压泵与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：缓冲罐，所述缓冲罐与所述底盘高温水出口相连；第二加压泵，所述第二加压泵与所述缓冲罐相连，所述第二加压泵与所述冷却水第一入口和/或所述冷却水第二入口相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热装置为板式换热器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在高度方向上，所述钟罩高温水出口位于所述冷却水第一入口的上方；任选的，在高度方向上，所述钟罩高温水出口与所述冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：石何武，张升学，杨永亮，郑红梅，严大洲，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11