[实用新型]多晶硅氢化炉尾气节能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅氢化炉尾气节能系统。此系统用于氢化炉尾气冷却和氢化炉进料汽化、加热。属氢化热量回收技术。

背景技术

在严峻的能源形势和生态环境压力下，在技术进步和法规政策的强力推动下，世界太阳能光伏产业进入快速发展时期。随着太阳能光伏产业迅猛发展，推动了多晶硅投资生产热潮。氢化炉是多晶硅生产中的核心设备。气态的STC（四氯化硅）和H₂在氢化炉的高温环境中反应，生成还原炉所需原料TCS（三氯氢硅），还原炉反应产生的STC回收后再次回到氢化炉中反应生成TCS，如此循环生产，以达到降低成本，节能减排。

目前绝大部分多晶硅厂均采用改良西门子法，将STC汽化后与氢气同时进入氢化炉反应，反应后的高温尾气用冷却器逐步冷却后转入CDI（尾气回收工序）然后逐级分离各种成分。多数厂家采用蒸汽加热汽化STC至90℃，汽化的STC与净化工序过来的氢气组成混合气进入氢化炉反应，高温尾气通过冷却水逐级冷却至120℃进入CDI。没有完全汽化的STC进入氢化炉，会导致氢化炉发热体破裂，造成停炉，需确保STC完全汽化后进入氢化炉。90℃混合气体进入氢化炉需加热至1200℃左右发生反应，氢化炉反应需要消耗大量电能。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能有效利用尾气余热提高进入氢化炉的STC和H₂混合气体温度的多晶硅氢化炉尾气节能系统。

本实用新型的目的是这样实现的：一种多晶硅氢化炉尾气节能系统，所述系统包括汽化器、氢化炉、气气换热器和冷却器，所述氢化炉的尾气出口与冷却器的尾气进口连接，冷却器的尾气出口与气气换热器的尾气进口连接，气气换热器的尾气出口与汽化器的尾气进口相连，汽化器的尾气出口接入CDI；TCS和H₂混合气体接入汽化器，出汽化器的TCS和H₂混合气体接入气气换热器，出气气换热器的TCS和H₂混合气体接入氢化炉。

本实用新型的有益效果是： 

1、尾气被冷却至120℃，利用其热量加热混合气体（STC+ H₂），使混合气体完全气体状态进入氢化炉。

2、采用本系统可以节省汽化STC所需蒸汽，节省能源，降低成本。

3、系统提高了混合气（STC+ H₂）进入氢化炉的的温度，降低氢化炉能耗，而且保证进入氢化炉的均是气体，避免液体进入导致氢化炉内重要加热元件损坏。

4、本系统冷却器满足尾气急冷，确保氢化反应的转化率，保证进入下级设备的尾气温度低于500℃，确保下级设备选材经济性。

5、本系统能满足进入CDI的尾气温度120℃。

6、本系统回收利用尾气热量，实现能量循环利用。

综上，本系统高效利用700℃尾气余热提高混合气体（STC+ H₂）进入氢化炉温度，降低氢化炉耗电量，进而达到节能功效，节约能源降低成本。同时尾气降温至120℃进入CDI，简化流程及设备，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型多晶硅氢化炉尾气节能系统的总体结构示意图。

图中附图标记：

汽化器1

氢化炉2

气气换热器3

冷却器4。

具体实施方式

参见图1，图1为本实用新型多晶硅氢化炉尾气节能系统的总体结构示意图。由图1可以看出，本实用新型多晶硅氢化炉尾气节能系统，包括汽化器1、氢化炉2、气气换热器3和冷却器4，所述氢化炉2的尾气出口与冷却器4的尾气进口连接，冷却器4的尾气出口与气气换热器3的尾气进口连接，气气换热器3的尾气出口接入汽化器1，汽化器1的尾气出口接入CDI；TCS和H₂混合气体接入汽化器1，出汽化器1的TCS和H₂混合气体接入气气换热器3，出气气换热器3的TCS和H₂混合气体接入氢化炉2。

所述气气换热器3为U型管换热器。

进料流程：

STC与洁净的H₂在汽化器1中用尾气的余热汽化并过热至一定温度，出汽化器1后进入气气换热器3。在气气换热器3中尾气与混合气体（STC+ H₂）完成换热过程，混合气体（STC+ H₂）温度进一步提高，尾气温度逐步下降，达到一定温度的混合气体（STC+ H₂）出气气换热器3后进入氢化炉2。

尾气流程：

出氢化炉2的尾气接入冷却器4，与冷却水换热急冷至合适的温度后，冷却器4尾气出口接入气气换热器3，尾气在气气换热器3中作为加热介质提供热量，从气气换热器3出的尾气接入汽化器1，尾气在汽化器1中冷却至120℃进入CDI。