[發明專利]鐘罩式四氯化硅加熱爐

有效

• 申請號: 201110266980.6
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102320611A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 曾炟;周勁松;黃小華;茅陸榮
• 申請（專利權）人: 上海森松化工成套裝備有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 上海百一領御專利代理事務所(普通合伙) 31243
• 代理人: 馬育麟

技術領域

本發明涉及氣體加熱領域，特別涉及一種用于加熱氫氣或者四氯化硅的鐘罩式加熱爐。

背景技術

隨著世界能源危機的日益加劇和環境保護的要求越來越嚴，世界各國都努力發展可再生能源和清潔能源，其中太陽能是應用前景最廣闊的新能源，其原材料多晶硅目前廣泛采用的是改良西門子法生產工藝，但該工藝會產生大量副產物四氯化硅，如得不到有效的綜合處理和應用，會對環境造成嚴重污染。在現行的幾種四氯化硅處理工藝中，冷氫化技術能耗低、單臺裝置處理能力大，投資少，成本低的特點決定了它將逐步成為主要應用方向。

四氯化硅冷氫化技術，是將四氯化硅、氫氣、冶金級硅粉一同在流化床反應器中反應，反應溫度為400~600℃，由于反應溫度較高，需加熱的介質又為易燃易爆高度危害的氫氣和四氯化硅，所以加熱方式及設備是整個工藝流程的關鍵，不僅要保證把反應氣體加熱到規定的溫度，減少氯硅烷氣體在加熱過程中的結垢產生的影響，而且還需要滿足防爆要求。

當前冷氫化技術的加熱方式都采用電加熱器進行加熱，原理為初始溫度的工藝介質通過管道進入電加熱器殼體內部，帶走集束式管狀電熱元件表面散發出的大量熱量，在電加熱器出口得到滿足工藝溫度要求的工藝介質，該加熱方式存在氣體加熱不均勻，容易結垢，容易局部過熱，使用壽命不長等缺陷，會造成生產周期不穩定、不可控，這些問題一直困擾著冷氫化技術的大規模推廣。

本專利申請鐘罩式四氯化硅加熱爐采用電阻加熱帶通過輻射熱及對流傳熱，對爐內盤管進行加熱，傳導給盤管內的工藝介質，從而達到需要的出口溫度，采用這種加熱方式可以達到加熱均勻，安全防爆，降低能耗，使用壽命長等目的。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種加熱均勻、安全防爆、能耗低、使用壽命長的鐘罩式四氯化硅加熱爐。

為了實現以上目的，本發明公開了一種鐘罩式四氯化硅加熱爐，包括鐘罩式爐殼，所述鐘罩式爐殼上安裝有防爆型測溫裝置與絕緣爐襯支架，所述絕緣爐襯支架上設置有電阻加熱帶，所述電阻加熱帶通過接線柱與爐外的防爆接線盒及控制柜連接，通過防爆型測溫裝置將溫度信號傳輸給控制柜，通過控制柜根據爐內溫度變化對電阻加熱帶進行通電控制；爐內包括換熱盤管，所述換熱盤管通過盤管支撐固定于爐內；所述鐘罩爐頂部設置盤管進口與盤管出口，工藝介質從盤管進口進入，在爐內被加熱后，從盤管出口送出。

作為本發明的一種優選方案，所述鐘罩式爐殼內壁設置有爐膛保溫層，所述絕緣爐襯支架穿過爐膛保溫層。爐膛保溫層阻止熱量散發，節約能耗。

作為本發明的一種優選方案，所述換熱盤管為螺旋型。

作為本發明的一種優選方案，所述鐘罩爐底部開有氮氣進口，爐體頂部開有氮氣出口。爐腔內通入氮氣進行保護，氮氣從底部氮氣進口通入，從頂部氮氣出口放空，這樣即使盤管內工藝介質有泄漏，也不會造成立刻燃燒或者爆炸。

作為本發明的一種優選方案，所述換熱盤管內側設有導風筒，爐內下方設有導流座，所述換熱盤管通過盤管支撐固定于導流座上。

作為本發明的一種優選方案，所述鐘罩爐頂部設有防爆循環風機，所述防爆循環風機外部安裝有循環風機罩，循環風機罩內通入氮氣進行防爆保護。

為了改善傳熱效果，加熱時開啟循環風機，通過導風筒及底部導流座使爐內氮氣從上到下進行循環，使爐內溫度更加均勻。

作為本發明的一種優選方案，所述鐘罩爐頂部設有防爆口，當爐內壓力過大時，防爆口的頂蓋就會被托起泄壓，這樣使爐子具有一定的防爆功能。

作為本發明的一種優選方案，所述鐘罩爐采用串聯的方式連接，實現對氣體梯級加熱。

本發明的原理，鐘罩式四氯化硅加熱爐的電阻加熱帶通電發熱后，通過輻射和氮氣對流傳熱，加熱螺旋換熱盤管，工藝介質在爐內螺旋換熱盤管內被加熱，當爐內溫度低于設定溫度時，電阻加熱帶就會通電發熱，直到爐內溫度達到設定溫度以上時，就斷電停止發熱。

本發明在爐頂與爐底分別開有氮氣出口、氮氣進口，工藝介質從盤管進口進入，在爐內被加熱后，從盤管出口送出，爐腔內通入氮氣進行保護，這樣即使盤管內工藝介質有泄漏，也不會造成立刻燃燒或者爆炸。

本發明設置了防爆循環風機、循環風機罩、導風筒、底部導流座，使得傳熱效果得到有效的改善，使爐內的穩定更均勻穩定。鐘罩爐頂部的防爆口的設計，使爐子具有一定的防爆能力。

為了工藝介質被加熱后達到反應所需溫度，并提高加熱爐使用壽命，可采用多臺鐘罩式四氯化硅加熱爐串聯的方式，實現對氣體梯級加熱。