[實用新型]一種高效換熱器及熱能回收系統

有效

• 申請號: 202023093561.0
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN214371941U
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 張慧芳;李志文;李可數;許倍強
• 申請（專利權）人: 山東豪邁機械制造有限公司
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00
• 代理公司: 山東華君知識產權代理有限公司 37300
• 代理人: 張儉偉

本實用新型公開了一種高效換熱器及熱能回收系統，該高效換熱器包括殼體，殼體內設有管束，管束包括多根換熱管，換熱管沿殼體軸線方向分多層螺旋纏繞；管束相鄰纏繞層之間的間隙為2mm?5mm；該熱能回收系統包括高效換熱器，其管程兩端分別與冷氫化反應器、深冷系統連接；高溫產物進入高效換熱器的管程中，與高效換熱器殼程中的冷氫化原料進行逆流換熱；本實用新型可以提高換熱效率，降低冷氫化裝置的能耗；可以使設備布線簡單，安裝維護方便；可以增加大溫差下換熱器的使用壽命；可以降低硅粉的沉積速率，保證換熱器長時間高效運行。

技術領域

本實用新型涉及一種高效換熱器及熱能回收系統，具體的說，涉及一種多晶硅冷氫化裝置用高效換熱器及熱能回收系統。

背景技術

多晶硅行業的最終產品是由三氯氫硅在高溫氫氣中還原得到的超純多晶硅，主反應：S_iHCl₃+H₂→S_i+3HCl；

副反應：4S_iHCl₃→S_i+3S_iCl₄+2H₂；

其中將副反應產物S_iCl₄重新轉化為S_iHCl₃的裝置稱之為冷氫化裝置，該裝置的核心部件為反應器及與之相關聯的熱能回收系統，其中反應器中進行的主反應為：S_i+3S_iCl₄+2H₂→4S_iHCl₃；

該反應進行溫度高達550℃，采取加熱形式為電加熱，而反應原料進料溫度僅為160~170℃，現有技術中的針對該反應的熱能回收系統流程為：冷氫化原料經原料汽化器氣化為氣體后，進入串聯的兩個列管式換熱器，與來自冷氫化反應器的高溫物料進行換熱，冷氫化原料再進入電加熱器升溫到反應所需要的溫度；而反應產物經過熱量回收后進入深冷系統。

現有技術中的熱能回收系統采用兩臺列管換熱器串聯，回收高溫反應產物的熱量，該熱能回收系統在實際使用中存在以下不足：

1、列管式換熱器換熱效率低，僅能回收總熱量的75%左右，導致反應器前電加熱器能耗大。

2、兩臺換熱器串聯，導致現場管線布置復雜，泄漏點多。

3、熱物料溫度550℃，冷物料160℃，溫差導致的熱應力導致換熱器易失效，使用壽命短，裝置生產不穩定。

4、冷氫化反應中的硅粉，在列管式換熱器內非常容易沉積，導致熱效率下降和換熱管堵塞。

綜上可知，現有技術在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是針對以上不足，提供一種高效換熱器及熱能回收系統，可以提高換熱效率，降低冷氫化裝置的能耗；可以使設備布線簡單，安裝維護方便；可以增加大溫差下換熱器的使用壽命；可以降低硅粉的沉積速率，保證換熱器長時間高效運行。

為解決以上技術問題，本實用新型采用以下技術方案：一種高效換熱器，包括殼體，所述殼體內設有管束，所述管束包括多根換熱管，所述換熱管沿殼體軸線方向分多層螺旋纏繞；

管束相鄰纏繞層之間的間隙為2mm-5mm。

進一步地，所述管束螺旋纏繞的螺旋升角為8-25°。

進一步地，所述管束的纏繞半徑≥400mm。

進一步地，所述換熱管的直徑為16mm-25mm。

進一步地，所述殼體下端側部設有殼程進口，所述殼體上端側部設有殼程出口。