[發(fā)明專利]多晶硅還原尾氣余熱利用方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN107512719B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 桑友雷;劉丹丹;孫運德;劉彬;孫希德
• 申請（專利權）人: 新特能源股份有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035;F27D17/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

本發(fā)明提供一種多晶硅還原尾氣余熱利用方法，其包括如下步驟：在第一套管中利用來自李比希冷凝管的循環(huán)水的冷量對還原爐輸出的還原尾氣進行冷卻處理，并使第一套管冷卻后的還原尾氣進入所述李比希冷凝管；在所述李比希冷凝管中利用來自靜態(tài)混合器的進料氣和來自循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水的冷量對來自所述第一套管的還原尾氣再次進行冷卻處理，并使冷量已被所述李比希冷凝管利用的進料氣進入還原爐，以及使冷量已被所述李比希冷凝管利用的循環(huán)水進入所述第一套管。相應地，還提供一種多晶硅還原尾氣余熱利用系統(tǒng)。本發(fā)明既能降低多晶硅生產的電單耗、提高TCS的一次轉化率，又能避免產品出現(xiàn)外觀問題，還能有效降低還原尾氣的溫度。

技術領域

本發(fā)明涉及多晶硅生產技術領域，具體涉及一種多晶硅還原尾氣余熱利用方法，以及一種多晶硅還原尾氣余熱利用系統(tǒng)。

背景技術

多晶硅是太陽能光伏行業(yè)的基礎材料。目前，多晶硅生產主要采用改良西門子法(即三氯氫硅還原法)，基本原理是采用SiHCl₃(三氯氫硅：trichlorosilane，簡稱為TCS)和H₂按照一定比例在還原爐內進行氣相沉積反應，反應溫度為1080℃～1100℃，產生的多晶硅晶體顆粒在硅芯上進行沉積生長，從而得到棒狀多晶硅。

具體反應方程式為：

3SiHCl₃+H₂→2Si+5HCl+SiCl₄

在采用改良西門子法生產多晶硅的過程中，TCS一次轉化率和多晶硅生產的電單耗(單爐次電耗)是控制生產成本的重要指標，其中，TCS一次轉化率為9％-9.5％，電單耗為64-70kwh/TSi，而影響這兩個指標的因素有很多，包括反應溫度、混合氣溫度、物料配比等。

在實際生產過程中，為了提高TCS一次轉化率，降低多晶硅生產的電單耗，往往采用向硅棒通電以提高硅棒表面的溫度從而提高反應溫度，以及調整物料配比的方法來達到目的。

然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法中雖然通過長期的工藝摸索可以尋找到合適的工藝控制，使TCS一次轉化率和多晶硅生產的電單耗達到較佳水平，其中，TCS一次轉化率可達到9.4％-9.8％，電單耗可達到60-62kwh/TSi，但在追求這些指標的過程中，由于硅棒表面的溫度過高，造成爐內硅棒靠近橫梁部位的多晶硅表面發(fā)生變化，導致該處硅棒表面凹凸不平，還可能夾雜某些雜質，難以符合客戶對外觀和硅棒純凈度的要求。因此，現(xiàn)有方法雖然可以降低電單耗并提高TCS的一次轉化率，但隨之帶來的因外觀問題和硅棒純凈度問題在產品出售時會導致價格偏低，從而間接地提高了生產成本。

此外，向硅棒通電以提高硅棒表面的溫度，從而提高爐內的反應溫度后，還會導致還原爐輸出的還原尾氣的溫度過高(500-550℃)，而還原尾氣即使經過現(xiàn)有的換熱器進行換熱，但由于還原尾氣的溫度過高以及換熱面積有限，換熱后的還原尾氣的溫度還是很高(220-240℃)，從而導致下游工序冷量負荷增加，進而導致生產成本隨之增加。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中所存在的上述缺陷，提供一種多晶硅還原尾氣余熱利用方法，以及一種多晶硅還原尾氣余熱利用系統(tǒng)，本發(fā)明既能降低多晶硅生產的電單耗、提高TCS的一次轉化率，又能避免產品出現(xiàn)外觀問題，還能有效降低還原尾氣的溫度。

解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是：

本發(fā)明提供一種多晶硅還原尾氣余熱利用方法，其包括如下步驟：

在第一套管中利用來自李比希冷凝管的循環(huán)水的冷量對還原爐輸出的還原尾氣進行冷卻處理，并使第一套管冷卻后的還原尾氣進入所述李比希冷凝管；