[發明專利]一種多晶硅還原爐水系統熱能回收系統及工藝

有效

• 申請號: 201310404782.0
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103449443A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陳宏偉;許晟
• 申請（專利權）人: 上海森松環境技術工程有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035;F27D17/00
• 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：

本發明涉及一種多晶硅生產中還原爐水系統熱能回收系統及工藝，屬太陽能光伏領域。

背景技術：

近幾年來，國內多晶硅生產技術高速發展，國內外生產多晶硅的主要工藝技術是“西門子改良法”，在“西門子改良法”中50%以上的能耗是在還原爐上的，以往人們都把目光集中在還原爐的電耗上，但在還原爐生長過程中反應本身并不需要那么的能量，只是反應的啟動和維持溫度比較高，在1080-1100度左右，而絕大部分的熱量是被冷卻水帶走的。大部分工藝改進僅是針對帶熱尾氣的回收和再次利用，對冷卻水的循環利用的研究偏少，而如果能夠很好的利用這部分熱量，無疑也是降低多晶硅的成本的有效方法。如在已公開的發明專利申請公開說明書CN200910173565.9中涉及的“多晶硅生產過程中余熱利用的方法”及實用新型專利授權公告說明書CN200920177367.5中公開的“多晶硅生產過程中余熱利用的裝置”，已經提到通過對還原爐、氫化爐的循環水的余熱利用，上述技術方案主要是實現循環水定向的作為精蒸餾系統和冷凍站熱水系統的熱源，并交換后的熱水返回還原爐或氫化爐。

在上述技術方案中，并未區分熱水來源，且使用于定向系統的熱源，還原爐或氫化爐的反應過程中高溫冷卻水溫差較大，換熱后的高溫冷卻水的溫度溫差也會較大，會對還原爐的生產造成不良影響。

發明內容：

本發明主要解決改良西門子法多晶硅還原爐生產過程中水系統的熱能的回收再利用。本發明將還原爐的反應過程中高溫冷卻水作為循環使用的主要對象，并通過集中閃蒸罐將部分熱量轉變為蒸汽的汽化潛熱，可以提供給設備如蒸餾塔、氯硅烷汽化器使用，同時可接入蒸汽管網，進而可以提供給更多設備使用。另外，通過集中閃蒸罐的補水循環，維持了總水量的平衡；通過對還原爐冷卻水溫度的控制，實現在較小區間范圍內的溫域，保證還原爐生產的精確度和可控性。本技術方案熱能回收系統及工藝同樣適用于氫化爐。

還原爐冷卻水包括爐筒冷卻水、底盤冷卻水、電極冷卻水以及尾氣冷卻水，其中，除了電極冷卻水的要求比較高，需要高純水，而且溫度不能超過60度，相比之下這幾路水中電極冷卻水的水流量最小，熱能最小，所以暫不考慮這部分能量的回收。

而爐筒冷卻水、底盤冷卻水以及尾氣冷卻水都可以選用130℃～140℃的進水，150℃～160℃的回水。然后通過集中閃蒸罐3閃蒸出2-3bar.g的蒸汽提供給多晶硅廠其他地方使用。如：精餾塔、氯硅烷汽化器等地方使用。

本發明的目的是這樣實現的，一種多晶硅還原爐水系統熱能回收系統，包括還原爐、集中閃蒸罐，所述還原爐回水出口分別連接到各自的總管，然后分別和所述集中閃蒸罐上部同一側的回水口相連；所述集中閃蒸罐另一側上部的出氣口接入蒸汽管網；所述集中閃蒸罐下部出水管接到高溫水進口總管上；所述高溫水進口總管分別接管到所述每臺還原爐的進水口。

優選的，所述還原爐回水出口包括所述還原爐的爐筒的高溫回水出口、所述還原爐的底盤的高溫回水出口、所述尾氣冷卻器的管程回水出口以及所述尾氣冷卻器的夾套回水出口的至少任意一個或其組合。

優選的，所述還原爐的爐筒的高溫回水出口、所述還原爐的底盤的高溫回水出口、所述尾氣冷卻器的管程回水出口或所述尾氣冷卻器的夾套回水出口的任意一個或多個與各自的總管之間設有流量調節裝置。

優選的，所述還原爐的進水口為所述每臺還原的爐筒進水管口、底盤進水管口、尾氣冷卻器管程進水口以及尾氣夾套管進水口的至少任意一個或其組合。

優選的，所述尾氣夾套管出水口和尾氣冷卻器夾套進水口相連。

優選的，閃蒸罐下部出水管與所述高溫水進口總管之間設有熱水循環泵相連，所述熱水循環泵入口連接到所述閃蒸罐下部出水管，所述熱水循環泵出口連接到高溫水進口總管上。

優選的，所述熱水循環泵為兩臺并聯。

優選的，所述閃蒸罐3設有壓力傳感器。

優選的，所述閃蒸罐設有控制閥。

優選的，所述閃蒸罐設有補水管。

優選的，所述閃蒸罐設有開車蒸汽加熱管。

優選的，集中閃蒸罐上部的出氣口分別接入精餾塔或氯硅烷汽化器。

本技術方案同時提供了一種多晶硅還原爐水系統熱能回收系統工藝，將還原爐內的反應余熱通過高溫熱水帶出，分別傳送到集中閃蒸罐，將閃蒸后高溫熱水通過高溫回水總管回流至還原爐，高溫蒸汽通過蒸汽管網給其他設備供熱；