[实用新型]一种氯化氢合成炉余热利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种氯化氢合成炉余热利用系统。

背景技术

氯化氢是多晶硅生产过程中重要的氯化剂。采用氯化法生产三氯氢硅的过程中所需的氯化氢主要有两方面来源，一种是由干法尾气回收系统回收的氯化氢，另一种是使用氯气与氢气合成氯化氢。

当使用氯气与氢气在合成炉内合成氯化氢时，由于氯气与氢气的燃烧反应是强放热过程，1摩尔氢气反应生成2摩尔氯化氢会放出44千卡热量，致使反应后合成炉内的温度可以达到400℃以上。从理论上来讲，可以利用反应热量来生产蒸汽，但是由于氯化氢合成炉大多使用石墨内衬，不耐高压，只能生产低压或中压蒸汽。然而在生产中压蒸汽时，由于蒸汽的压力还是比较高，需要提高合成炉的压力等级，故回收过程对合成炉的要求比较高，增加了合成炉的制造及维护成本，导致回收成本高；同时，在利用反应热量来生产蒸汽的过程中，氯化氢合成炉内外的温差较大，长期在这种情况下工作会导致合成炉的石墨内衬频繁损坏，因此大多数企业并未选择回收这部分反应热量。

此外，氯化氢合成炉出口至氯化氢储罐的管道(可简称为氯化氢管道)一般使用钢衬四氟材料以防止被氯化氢腐蚀，但是四氟材料不耐高温，当管内介质的温度超过120℃时四氟材料会发生老化变形，因此氯化氢气体在进入氯化氢管道前需要将温度控制在120℃以下，从而确保内衬四氟材料的正常使用。如图1所示，工业中通常使用水冷(也可以使用空冷)对氯化氢气体进行冷却，将从氯化氢合成炉出来的高温氯化氢气体冷却至120℃以下，该过程既浪费了冷量，又浪费了热量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种氯化氢合成炉余热利用系统，能够较好地回收氯化氢合成炉的反应热。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种氯化氢合成炉余热利用系统，包括套设在氯化氢合成炉的炉体外侧的夹套，所述夹套内侧与所述炉体外侧之间留有空隙，且所述夹套的上部设有进口、下部设有出口，换热介质从所述夹套的进口进入所述空隙、自上而下与所述炉体内的合成氯化氢气体进行间壁式换热后从所述夹套的出口输出，然后去往硅粉干燥工序以干燥硅粉，而换热后温度降低的合成氯化氢气体从氯化氢合成炉的出口输出至氯化氢储罐。

可选地，所述夹套内侧与所述炉体外侧之间设置有使换热介质自上而下做螺旋运动的路径。

可选地，所述夹套内侧与炉体外侧之间设置有导流挡板，所述导流挡板呈螺旋形向下延伸，且导流挡板的内侧与所述炉体的外侧相接触，导流挡板的外侧与所述夹套的内侧相接触。

可选地，所述换热介质为气体介质。

可选地，所述气体介质为氮气或压缩空气。

可选地，所述余热利用系统还包括单回路控制器、调节阀和远传温度计，所述远传温度计设置在氯化氢合成炉的出口至氯化氢储罐的管线上，所述调节阀设置在所述换热介质进入所述夹套的进口管线上，所述单回路控制器内设有预设的温度范围，用于在所述远传温度计测量到的温度值大于所述预设的温度范围的上限时，控制调节阀的开度增大，以及在所述远传温度计测量到的温度值小于所述预设的温度范围下限时，控制调节阀的开度减小。

可选地，所述预设的温度范围为80-120℃。

可选地，所述余热利用系统还包括设置在氯化氢合成炉的出口至氯化氢储罐的管线上的氯化氢换热器，从氯化氢合成炉的出口输出的合成氯化氢气体与来自干法尾气回收系统的液态氯化氢在所述氯化氢换热器内发生换热，以进一步降低合成氯化氢气体的温度，同时使来自干法尾气回收系统的液态氯化氢受热气化。

可选地，所述氯化氢换热器为列管式换热器，其中包括管程和壳程，且来自氯化氢合成炉出口的合成氯化氢气体走壳程，而来自干法尾气回收系统的液态氯化氢走管程。

可选地，来自干法尾气回收系统的液态氯化氢在氯化氢换热器内被气化后，也输出至氯化氢储罐，并在氯化氢储罐内与合成氯化氢气体混合。

有益效果：

1)降低三氯氢硅的生产成本：本实用新型通过使用氮气或压缩空气作为换热介质来回收氯化氢合成过程中产生的热量，一方面回收热量的品质较高，可以进入硅粉干燥等领域作为干燥介质，降低硅粉干燥过程中的成本，另一方面利用氯化氢合成炉输出的氯化氢气体作为热源对来自干法回收系统的液态氯化氢进行加热、气化，实现了氯化氢反应过程中的热能的充分回收利用，降低了能耗，同时有效降低了合成氯化氢的温度，提高了氯化氢系统运行的平稳性。