[实用新型]还原尾气热量回收系统

说明书

技术领域

该实用新型属于化工装置领域，具体涉及一种还原尾气热量回收系统，主要用于多晶硅制备单元的还原尾气热能回收。

背景技术

随着全球经济的高速发展，石油、人类对煤炭、天然气等化石能源的依赖性日益加强,绝对储量不可能满足长期发展的需要，化石能源终将耗尽，寻找替代能源势在必然。由此,以太阳能光伏产业为代表的清洁能源将是人类必然的能源选择。多晶硅是太阳能光伏产业最基础的功能材料。目前多晶硅的生产仍以改良西门子法占主导地位。改良西门子法是闭式循环生产，气态的TCS和H2在还原炉中高温环境下反应，生成多晶硅棒和还原尾气，还原尾气中四氯氢硅、三氯氢硅、氯化氢、氢气等尾气经冷却分离回收再返回原料中循环利用。

还原炉是多晶硅生产中关键设备，因工艺要求其出口尾气温度高达600-700℃，如何简单有效回收利用此部分尾气中的热量并将尾气冷却至120～200℃的满足后续尾气回收处理的工艺要求对降低整个多晶硅生产的能耗具有重大意义。

目前，还原炉出口尾气的冷却大多采用管壳式换热器，换热管基本采用普通钢材，也有少数用耐高温的特材，尾气走管侧水走壳侧。用特殊材料会大大提高投资成本，用普通钢材则存在可能发生的的高温破坏设备隐患。

存在的问题是：

1)固定管板式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，需设置膨胀节，膨胀节处易出现故障；U型管式在管板焊缝在高温气体冲刷下处容易泄漏；

2)目前管壳式换热器因结构要求为降低设备成本一般都采用普通不锈钢，普通的不锈钢要保证在600～700℃高温下正常运行，必须依靠冷却水将金属壁温控制在300多度，一旦断水换热器金属壁温马上升高造成换热器损坏，大量水与工艺物料发生化学反应，产生重大安全事故；

3)接近600～700℃的工艺尾气中含有大量的热量，有效合理回收利用此部分能量可有效降低生产成本；

4)还原厂房管线较多，布置复杂，若采用普通换热器需要较大布置及检修空间。增加建设成本。该型式换热器可根据现场位置自由组合。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种还原尾气热量回收系统，其主要设备包括与还原炉尾气出口直接相连的套管式换热器、与套管式换热器夹套水相连的热水闪蒸罐，热水输送泵及配套仪表。

本实用新型的还原尾气热量回收系统解决的技术是简化尾气换热器换热设备结构，减少特材使用量，保证换热器安全可靠运行并能够充分回收利用尾气中的热量。

本实用新型的技术方案是：

一种还原尾气热量回收系统，包括与还原炉尾气出口相连的夹套换热器一段1、与夹套换热器一段相连的夹套换热器二段2，与夹套换热器二段2外管相连的夹套换热器二段冷却水进口3，与夹套换热器一段1的外管相连的夹套换热器一段冷却水出口4，与还原炉尾气出口管口相连的夹套换热器一段尾气进口5、夹套换热器二段尾气出口6、还原炉夹套冷却水进水管7、还原炉夹套冷却水回水管8、夹套换热器二段2外管进口相连的夹套换热器一段尾气出口9、与夹套换热器一段1外管出口相连的夹套换热器二段尾气进口10、夹套换热器二段冷却水出口11和夹套换热器一段冷却水进口12。

所述夹套换热器一段尾气进口5通过夹套换热器一段尾气出口9连接套管换热器的二段的尾气进口10。

还原炉出来的高温尾气走内管经套管换热器的一段的进口5，与夹套水换热冷却到约350度温度后从夹套换热器一段尾气出口9进入套管换热器的二段的尾气进口10。冷却到200度左右从尾气出口6送出，进入还原尾气回收工序。

所述还原炉夹套冷却水进水管7与夹套换热器冷却水进口3连通，夹套换热器二段冷却水出口11与夹套换热器一段冷却水进口12连通。

套管式换热器的冷却水从还原炉夹套冷却水进水管7引至夹套换热器冷却水进口3温度为～140℃，从夹套换热器二段冷却水出口11出来送到夹套换热器一段冷却水进口12，在套管内与尾气换热温度上升到～160℃。

所述夹套换热器一段冷却水出口4与还原炉夹套冷却水回水管8分别连通闪蒸罐13。

冷却水回水从夹套换热器一段冷却水出口4出来与还原炉夹套冷却水回水管8一起去闪蒸罐13闪蒸产生3Bar(g)的低压蒸汽，蒸汽并入全厂低压蒸汽管网，冷凝水经热水输送泵14返回冷却水上水系统。

一种还原尾气热量回收系统。主要设备包括与还原炉尾气出口直接相连的套管式换热器、与套管式换热器夹套水相连的热水闪蒸罐，热水输送泵及配套仪表。