[發(fā)明專利]多晶硅還原工藝中熱能的回收利用方法、系統(tǒng)及利用該方法和系統(tǒng)的多晶硅還原工藝

有效

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• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102730695A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 齊林喜;郭金強;邢仕益
• 申請（專利權）人: 內蒙古盾安光伏科技有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮;趙德蘭

技術領域

本發(fā)明涉及一種熱能的回收利用方法及系統(tǒng)，尤其是一種多晶硅還原工藝中熱能的回收利用方法及系統(tǒng)，還涉及利用該方法和系統(tǒng)的多晶硅還原工藝。

背景技術

多晶硅制備是一個高耗能的產業(yè)，如何改進工藝降低生產成本則成為各企業(yè)是否可持續(xù)發(fā)展的重點，而各工序余熱的利用又是該重點中的重點。

目前國內多晶硅企業(yè)還原工序通常的生產流程都是將氫氣和三氯氫硅進入鼓泡汽化器內混合，通過外供蒸汽加熱汽化后，按一定配比進入出入氣換熱器與還原尾氣換熱，接著進入還原爐并在其內部約1100℃高溫的硅芯表面生成多晶硅，反應后的還原尾氣溫度較高，先經過尾氣冷卻管用循環(huán)水冷卻后，進入出入氣換熱器和混合氣進氣進行換熱，而后通過還原尾氣冷卻器用循環(huán)水冷卻至100℃再進入尾氣回收工序。此流程中還原尾氣中所含的熱量均被循環(huán)冷卻水帶走，造成很大的能量浪費。

目前還沒有一種方法能有效地減少循環(huán)冷卻水造成的熱量損失以及減少系統(tǒng)能耗。

發(fā)明內容

為解決以上技術問題，本發(fā)明提供了一種多晶硅還原工藝中能充分利用熱能的還原尾氣回收利用方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

一種多晶硅還原工藝中熱能的回收利用方法，包括尾氣換熱步驟，還包括以下步驟，

氫氣和三氯氫硅進入列管式鼓泡汽化器內混合形成混合氣，通過外供蒸汽加熱汽化后順次進入出入氣換熱器、混合氣尾氣換熱管后，進入還原爐內，還原爐內有硅芯，用于與混合氣反應；

混合氣通過還原爐內高溫硅芯加熱反應后，形成的高溫還原尾氣形式排出還原爐，順次經過混合氣尾氣換熱管、出入氣換熱器與混合氣進氣換熱，利用還原尾氣所帶熱量加熱混合氣進氣；

從出入氣換熱器出來的還原尾氣，再進入列管式鼓泡汽化器中加熱進入的氫氣與三氯氫硅的混合物并將其汽化，隨著還原爐內多晶硅棒生長時間增長，還原尾氣攜帶熱量會逐漸上升，則列管式汽化器所需的蒸汽會越來越少，直至達到可無需使用蒸汽；

還原尾氣最后通過尾氣回收系統(tǒng)回收。

列管式鼓泡汽化器中還設有換熱器，進入換熱器中的高溫還原尾氣可與換熱器外的混合氣進氣充分換熱。

優(yōu)選的是，列管式鼓泡汽化器中的換熱器為U型管換熱器。

優(yōu)選的是，列管式鼓泡汽化器中的換熱器為U型翅片管換熱器。

混合氣尾氣換熱管為雙層套管，內層通過還原尾氣，外層通過混合氣進氣。

優(yōu)選的是，出入氣換熱器為套管式換熱器。

優(yōu)選的是，出入氣換熱器為列管式換熱器。

優(yōu)選的是，出入氣換熱器為U型管式換熱器。

所述列管式鼓泡汽化器外面有一層套筒，蒸汽進入套筒中加熱氫氣和三氯氫硅的混合物，加熱后蒸汽冷凝為凝液排出套筒。

根據高溫的還原尾氣的溫度和還原爐開爐個數調節(jié)蒸汽流量，還原尾氣攜帶熱量逐漸上升時，相應減少蒸汽提供量直至無需提供蒸汽。

一種多晶硅還原工藝中熱能的回收利用系統(tǒng)，包括出入器換熱器、還原爐和尾氣回收系統(tǒng)。該回收利用系統(tǒng)還包括混合尾氣換熱管和列管式鼓泡汽化器，列管式鼓泡汽化器通過進料管道與出入氣換熱器連接，出入氣換熱器通過進料管道與混合氣尾氣換熱管連接，混合氣尾氣換熱管通過進料管道與還原爐連接，還原爐通過尾氣排出管道與混合氣尾氣換熱管連接，混合氣尾氣換熱管通過尾氣排出管道與出入氣換熱器連接，出入氣換熱器通過尾氣排出管道與列管式鼓泡汽化器連接，列管式鼓泡汽化器通過管道與尾氣回收系統(tǒng)連接。

列管式鼓泡汽化器中還設有換熱器，出入氣換熱器通過尾氣排出管道與換熱器入口連接，換熱器出口與尾氣回收系統(tǒng)連接。

優(yōu)選的是，列管式鼓泡汽化器中的換熱器為U型管換熱器。

優(yōu)選的是，列管式鼓泡汽化器中的換熱器為U型翅片管換熱器。

優(yōu)選的是，出入氣換熱器為套管式換熱器。

優(yōu)選的是，出入氣換熱器為列管式換熱器。

優(yōu)選的是，出入氣換熱器為U型管式換熱器。

混合氣尾氣換熱管為雙層套管。

列管式鼓泡汽化器外面有一層用于通入蒸汽加熱的套筒。

本發(fā)明的多晶硅還原工藝中熱能的回收利用方法、系統(tǒng)及利用該方法和系統(tǒng)的多晶硅還原工藝包括上述各項特征構成的任意組合。