一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，属于多晶硅生产领域，包括还原炉(4)、尾气换热单元、蒸汽发电单元、电解制氢单元、精馏提纯单元和锅炉，通过尾气换热单元利用高温尾气将部分高温炉筒回水进行加热，使之成为高温高压高品质的蒸汽，产生的蒸汽可带动发电系统进行发电，降温降压后的蒸汽可以用作物料的精馏提纯，经过精馏提纯系统后发生相变，蒸汽变成凝液，凝液可用于还原炉(4)的炉筒(41)或底盘(44)，将多晶硅生产过程中产生的能量和消耗的能量进行统筹分配，使能量得到充分利用，降低生产成本，提高经济效益。提高经济效益。提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统


[0001]本专利技术涉及多晶硅生产领域，尤其涉及一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统。

技术介绍

[0002]多晶硅生产最主要的工序包括三氯氢硅合成、电解制氢、精馏提纯、三氯氢硅还原以及尾气处理。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并产生高温还原尾气。在发生沉积反应过程中，需要利用电能将硅棒温度加热到1050℃～1100℃高温，期间会产生大量的热能，使排出的尾气温度可达500℃～800℃。如何高效利用尾气中的热量对降低整个多晶硅生产的能耗具有重大意义。
[0003]现有技术CN106315586A中公开了一种多晶硅生产系统，其利用锅炉作为蒸汽源进行发电后将蒸汽降温降压，满足不同工序的用气要求，减少了蒸汽的能量损失，但其未对还原炉的高温尾气进行利用，导致还原炉尾气热量的浪费，无法实现对尾气热量的重复利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有多晶硅生产系统中尾气热量利用不充分的问题，提供了一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，将多晶硅生产过程中产生的能量和消耗的能量进行统筹分配，使能量得到充分利用，降低生产成本，同时提高经济效益。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]主要提供一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，包括还原炉，还包括尾气换热单元、蒸汽发电单元、电解制氢单元、精馏提纯单元和锅炉；所述尾气换热单元的输入端与所述还原炉连接，其中，尾气换热单元的一端与还原炉的尾气出口连接，另一端与还原炉的炉筒回水出口连接；所述尾气换热单元的第一输出端输出第一蒸汽至所述蒸汽发电单元的输入端，所述尾气换热单元的第二输出端输出换热后的尾气至所述还原炉的输入端，所述换热后的尾气用于预热物料；所述蒸汽发电单元的第一输出端输出电能至所述电解制氢单元的输入端，所述蒸汽发电单元的第二输出端输出第二蒸汽至所述精馏提纯单元的输入端，所述电解制氢单元的第一输出端输出氢气至所述还原炉的输入端，所述电解制氢单元的第二输出端输出氧气至所述锅炉，所述精馏提纯单元输出凝液至所述还原炉的炉筒或底盘。其中，蒸汽发电单元产生的电能除了供给电解制氢单元外，还可用于其他多晶硅用电设备。
[0007]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述尾气换热单元包括缠绕管换热器。
[0008]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述蒸汽发电单元包括蒸汽发电机。
[0009]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述电解制氢单元包括水电解槽。
[0010]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述精馏提纯单元包括精
馏塔。
[0011]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述第一蒸汽的温度为100℃～250℃，所述换热后的尾气温度为100℃～500℃，所述第二蒸汽的温度为80℃～200℃。
[0012]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，还包括用于为系统供电的供电单元以及新能源发电站，所述蒸汽发电单元与所述供电单元连接，所述新能源发电站与所述供电单元连接。
[0013]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述新能源发电站为风能发电站或太阳能发电站。
[0014]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述电解制氢单元第一输出端与所述还原炉之间依次连接有气体干燥装置和氢气储罐。
[0015]作为一优选项，一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，所述氢气储罐与还原炉连接的管道上设有流量计。
[0016]需要进一步说明的是，上述系统各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
[0017]与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
[0018](1)本专利技术通过尾气换热单元利用高温尾气对部分炉筒回水进行加热产生第一蒸汽，第一蒸汽通过蒸汽发电单元进行发电，蒸汽发电单元产生的电能供给电解制氢单元进行氢气制备或其他多晶硅用电设备，水解产生的氢气可作为还原炉反应的原料进行回收利用，水解产生的氧气可作为锅炉的助燃剂，使锅炉产生高品质的蒸汽，同时，尾气换热单元换热后的尾气可用于多晶硅生产中预热、汽化原料，节省了预热装置带来的成本；此外，第一蒸汽通过蒸汽发电单元进行发电后留下温度和压强较低的第二蒸汽，第二蒸汽通过精馏提纯单元后使物料得到精馏提纯，同时第二蒸汽发生相变，蒸汽变成凝液，凝液可用于还原炉的炉筒或底盘，用于冷却炉筒内壁或底盘，如此反复，将多晶硅生产过程中产生的能量和消耗的能量进行统筹分配，使能量得到循环利用，降低生产成本，提高经济效益。
[0019](2)本专利技术通过新能源发电站为多晶硅系统提供电能，使得多晶硅生产系统可应用在高原、草原、山区或其他新能源富集的地区。同时蒸汽发电单元、新能源发电站产生的电能可存储在供电单元中，一方面补充用电高峰期电网所需的电，另一方面多出系统所需供电的部分电能可以用于电解制氢和多晶硅生产，提高系统的普适性。
[0020](3)本专利技术在电解制氢单元第一输出端与所述还原炉之间依次连接有气体干燥装置和氢气储罐，由于电解制氢单元水解产生的氢气中可能含有水分，通过气体干燥装置能除去水分，保证氢气的纯度并存储在氢气储罐中。
[0021](4)本专利技术通过在氢气储罐与还原炉连接的管道上设有流量计，可控制进入还原炉的氢气量，控制物料的比例，实现精细控制，保证产品质量。
附图说明
[0022]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0023]图1为本专利技术示出的一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术示出的还原炉的示意图；
[0025]图3为本专利技术示出的精馏塔的示意图；
[0026]图4为本专利技术示出的带有气体干燥装置的利用系统的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术示出的带有新能源发电站的利用系统的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，属于“第一”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，包括还原炉，其特征在于，还包括尾气换热单元、蒸汽发电单元、电解制氢单元、精馏提纯单元和锅炉；所述尾气换热单元的输入端与所述还原炉(4)连接，其中，尾气换热单元的一端与还原炉(4)的尾气出口(44)连接，另一端与还原炉(4)的炉筒(41)回水出口连接；所述尾气换热单元的第一输出端输出第一蒸汽至所述蒸汽发电单元的输入端，所述尾气换热单元的第二输出端输出换热后的尾气至所述还原炉(4)的输入端，所述换热后的尾气用于预热物料；所述蒸汽发电单元的第一输出端输出电能至所述电解制氢单元的输入端，所述蒸汽发电单元的第二输出端输出第二蒸汽至所述精馏提纯单元的输入端，所述电解制氢单元的第一输出端输出氢气至所述还原炉(4)的输入端，所述电解制氢单元的第二输出端输出氧气至所述锅炉，所述精馏提纯单元输出凝液至所述还原炉(4)的炉筒(41)或底盘(44)。2.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，其特征在于，所述尾气换热单元包括缠绕管换热器。3.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉尾气高效利用系统，其特征在于，所述蒸汽发电单元包括蒸汽发电机。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明财，鲍守珍，汪成洋，吉红平，李宇辰，
申请(专利权)人：青海亚洲硅业半导体有限公司青海省亚硅硅材料工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：