多晶硅生产系统热能的梯级利用系统技术方案

本发明专利技术公开了多晶硅生产系统热能的梯级利用系统，包括依次连接的还原炉、一次闪蒸罐和二次闪蒸罐，所述一次闪蒸罐的进水口连接还原炉的炉筒出水口，一次闪蒸罐设0.6Mpa蒸汽出口，一次闪蒸罐的出水口连接二次闪蒸罐的进水口，二次闪蒸罐上设0.4Mpa蒸汽出口，二次闪蒸罐的出水口连接还原炉的炉筒进水口。本发明专利技术采用两级闪蒸罐对还原炉的高温冷却水进行梯级闪蒸，分别得到0.6MPa和0.4 MPa的蒸汽，可有效提高现有还原炉热能的利用率，实现蒸汽的多元化应用，降低蒸汽能耗。降低蒸汽能耗。降低蒸汽能耗。

【技术实现步骤摘要】
多晶硅生产系统热能的梯级利用系统


[0001]本专利技术是多晶硅生产系统热能的梯级利用系统，具体涉及多晶硅生产系统中各工序蒸汽热能的综合利用方法，属于多晶硅生产


技术介绍

[0002]随着我国太阳能光伏产业的快速发展，多晶硅作为光伏产业链的基石，也得到迅猛的发展，装置产能规模逐步扩大。由于目前国内多晶硅产能已经过剩，为提高多晶硅企业的市场竞争力，如何有效地降低多晶硅的生产成本是关键。因此，现有多晶硅企业通过对工艺装置进行能耗分析，从能量回收综合利用和高效节能工艺的角度出发，提出了采用多效精馏、还原热能综合利用系统以及冷氢化工艺来代替原有多晶硅的生产工艺，其结果表明，通过采取这些措施后，多晶硅行业的生产成本得到了大幅度的降低。
[0003]在这些措施的实施过程中，我们发现，随着多晶硅企业的不断发展，许多新建的高产能的生产系统被投入使用，这些新建的高产能的生产系统仍然可保留原有多晶硅还原炉，或者在其基础上新建高产能的还原炉体，使之与新建精馏及冷氢化工艺系统相匹配。随着产能的增加，系统蒸汽能耗随之增加，然而多晶硅还原炉的副产蒸汽却并没有得到有效的利用。现有情况是：一，原有多晶硅还原炉副产0.2MPa的蒸汽，新建高产能的还原炉体副产0.4MPa的蒸汽，两者主要用于精馏热源，但在实际应用过程中，副产的0.4Mpa蒸汽供应不足，副产的0.2Mpa蒸汽却仍大量富余，未得到充分利用，二，除供应精馏热源外，系统还需要额外补充0.9MPa的蒸汽供应冷氢化及活性炭脱附工序的热源；三，由于副产的0.4Mpa蒸汽量的不足，系统还需要将部分补充的0.9MPa的蒸汽降压后用于0.4MPa的蒸汽使用。
[0004]在现有技术中，为实现还原炉热能的综合利用，通常将还原炉产生的高温冷却水送入闪蒸系统，闪蒸出的蒸汽可供其他设备使用，同时，实现了高温冷却水的循环利用，例如：CN103408017A提出了将多晶硅生产中的还原炉钟罩夹套高温水与闪蒸一体罐循环，闪蒸出约0.175MPa的蒸汽，同时高温水温度下降至约130℃，通过罐底管道连接的水泵，将降温后热水输送至还原炉钟罩夹套，实现热水的循环。CN103449443A、CN104787766A提出的将温度为150度左右的还原系统的高温热水送至闪蒸系统，蒸出压力为0.2MPa左右的蒸汽后，再将闪蒸后剩下的温度为130度左右的高温水，返回至还原炉系统。
[0005]基于上述情况可以知道，现有还原炉在对高温冷却水进行热能回收时，往往闪蒸出低温蒸汽，仅适用于精馏装置供热，随着多晶硅系统产能及冷氢化工艺的使用，系统蒸汽能耗增加，如何利用还原炉高温冷却水的热能优化回收，实现多晶硅系统蒸汽能耗的降低，是目前多晶硅生产企业面临发展过程中亟待解决的重要问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供多晶硅生产系统热能的梯级利用系统，采用两级闪蒸罐对还原炉的高温冷却水进行梯级闪蒸，分别得到0.6MPa和0.4 MPa的蒸汽，可有效提高现有还原炉热能的利用率，实现蒸汽的多元化应用，降低蒸汽能耗。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：多晶硅生产系统热能的梯级利用系统，包括依次连接的还原炉、一次闪蒸罐和二次闪蒸罐，所述一次闪蒸罐的进水口连接还原炉的炉筒出水口，一次闪蒸罐设0.6Mpa蒸汽出口，一次闪蒸罐的出水口连接二次闪蒸罐的进水口，二次闪蒸罐上设0.4Mpa蒸汽出口，二次闪蒸罐的出水口连接还原炉的炉筒进水口。
[0008]所述0.6Mpa蒸汽出口连接冷氢化汽化器的加热管道。
[0009]所述0.6Mpa蒸汽出口连接循环脱盐水的加热管道。
[0010]所述0.6Mpa蒸汽出口连接还原过热器的加热管道。
[0011]所述0.6Mpa蒸汽出口连接单炉加热器的加热管道。
[0012]所述0.4Mpa蒸汽出口连接精馏塔的加热管道。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本专利技术系统可实现还原炉高温冷却水热能的梯级利用，采用两级闪蒸罐进行梯级闪蒸，一次闪蒸罐用于提供0.6MPa的蒸汽，可替代现有蒸汽系统中外供的0.9MPa的高压蒸汽，用于加热冷氢化汽化器、循环脱盐水、还原过热器和单炉加热器，可降低现有系统的蒸汽能耗；将一次闪蒸罐的高温水减压后送入二次闪蒸罐，得到0.4MPa的蒸汽，用于加热精馏塔，二次闪蒸罐得到的热水再返回至还原炉循环使用。
[0014]（2）本专利技术通过梯级闪蒸依次得到0.6MPa和0.4MPa的蒸汽，可实现系统蒸汽能耗的优化，一方面，可避免现有还原炉热能回收过程中，闪蒸0.2MPa的蒸汽而造成蒸汽热能大量富余未被利用的情况，另一方面，新增0.6MPa高压蒸汽的闪蒸，可替代现有0.9MPa的外供高压蒸汽，不仅符合设备能耗需求，还能降低系统蒸汽能耗，节能降耗。
[0015]（3）由于现有冷氢化系统由外供高压蒸汽提供热源，目前在控制过程中，因前期设计选型问题导致冷氢化系统中四氯化硅汽化器调节阀开度小（＜20%），操作控制难度大且很难实现自动控制，本专利技术通过蒸汽的多元化应用，采用6kg蒸汽的替代使用解决了上述问题，使调节阀可稳定在30～70%的最佳调整范围为实现自动控制创造了有利条件，同时也使冷氢化系统运行更加稳定平稳，为提升冷氢化三氯氢硅转化率和产量提供了有力保障。
[0016]综上所述，本专利技术通过对现有多晶硅还原炉系统高温冷却水热能的优化利用，提出了还原炉高温冷却水热能的梯级利用，首次通过梯级闪蒸得到0.6MPa和0.4 MPa的蒸汽，不仅对还原炉高温冷却水热能实现了高效回收，还能减小系统的外供蒸汽，达到降低生产成本的目的。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的工艺流程及控制示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0019]实施例：
本实施例涉及多晶硅生产系统热能的梯级利用系统。
[0020]包括依次连接的还原炉、一次闪蒸罐和二次闪蒸罐，一次闪蒸罐的进水口连接还原炉的炉筒出水口，一次闪蒸罐设0.6Mpa蒸汽出口，一次闪蒸罐的出水口连接二次闪蒸罐的进水口，二次闪蒸罐上设0.4Mpa蒸汽出口，二次闪蒸罐的出水口连接还原炉的炉筒进水口。
[0021]其中，0.6Mpa蒸汽用于向冷氢化工序、尾气吸附工序和还原工序提供蒸汽热源，0.4 MPa蒸汽用于向精馏工序提供热源，因此，在本实施例中，0.6Mpa蒸汽出口分别连接冷氢化汽化器的加热管道、循环脱盐水的加热管道、还原过热器的加热管道以及单炉加热器的加热管道。0.4Mpa蒸汽出口连接精馏塔的加热管道。
[0022]在一个具体的实施例中，可采用如图1所示结构，具体工艺流程如下：在现有还原炉上增设一次闪蒸罐和二次闪蒸罐，将还原炉产生的温度为175℃的高温冷却水送入一次闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸温度为170℃，用于生产0.6MPa的蒸汽，同时得到温度为165℃的高温水。将高温水送入二次闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸温度为155℃，用于生产0.4MPa本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多晶硅生产系统热能的梯级利用系统，其特征在于：包括依次连接的还原炉、一次闪蒸罐和二次闪蒸罐，所述一次闪蒸罐的进水口连接还原炉的炉筒出水口，一次闪蒸罐设0.6Mpa蒸汽出口，一次闪蒸罐的出水口连接二次闪蒸罐的进水口，二次闪蒸罐上设0.4Mpa蒸汽出口，二次闪蒸罐的出水口连接还原炉的炉筒进水口。2.根据权利要求1所述的多晶硅生产系统热能的梯级利用系统，其特征在于：所述0.6Mpa蒸汽出口连接冷氢化汽化器的加热管道。3.根据权利要求1所述的多晶硅生产系...

【专利技术属性】
技术研发人员：官健，冉祎，钟国俊，汪云清，
申请(专利权)人：四川永祥多晶硅有限公司，
类型：发明
国别省市：