[实用新型]一种高效多晶硅还原炉热量回收系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及热量回收利用技术领域，尤其涉及一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺。

背景技术

目前，国内外生产多晶硅的主要工艺技术是改良西门子法：经过提纯后的高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后，在一定的温度和压力下通入多晶硅还原炉内，在通电高温硅芯上进行沉积反应生成多晶硅，反应温度控制在1080-1100摄氏度左右，最终生成棒状多晶硅产品。而在现有常规的工艺生产过程中，尾气通过夹套水冷却，然后用高温水尾气换热器回收一部分热量，闪蒸低压2barg蒸汽，进料用蒸汽/高温水汽化三氯氢硅，再与氢气混合进入还原炉，这样未回收利用还原炉产生的热能，产的低压蒸汽无法用于多晶硅生产。

在实用新型专利申请公开说明书CN201110254699.0“多晶硅生产中还原尾气热能优化回收系统”中公开的文件，其对还原尾气的热能利用主要用于余热锅炉的加热，一次换热后形成高温蒸汽；二次换热为高温热水，再通过炉筒水闪蒸槽进一步产生蒸汽，实现梯级换热，最终均成为可工业使用的蒸汽，使得尾气热能得利用。

在实用新型专利申请公开说明书CN201210202006.8也公开一种“多晶硅还原工艺中热能的回收利用方法、系统及利用该方法和系统的多晶硅还原工艺”，其中尾气依次经过混合气尾气换热管、出入气换热管和列管式鼓泡汽化器三层热交换，然后进入最后回收。该工艺用外部热源把三氯氢硅和氢气在列管式鼓泡汽化器中汽化，，对于鼓泡式汽化器，温度和压力稍有波动，组分就发生变化，导致流量计检测也不准确，存在流量控制不准确、氢气与三氯氢硅摩尔比控制不灵敏的弊端。对进料流量也缺少有效控制，进而导致对晶体硅生成质量的反应迟钝，生产质量难以有效控制；并且还缺少对冷却水热能的综合运用。

在实用新型专利申请公开说明书CN201310404614.1公开的一种“一种多晶硅还原炉控温节能系统及工艺”，其中对于尾气的热量回收比较好，但其回水的高温水温度无法闪蒸较高品位的蒸汽，仅2barg。因品位太低在多晶硅厂无法有效利用。另外采取集中汽化的方式会带来调节反应迟钝，对每套还原炉的及时进料存在滞后，存在多套还原炉抢料的情况。

目前还没有一种方法能有效地利用尾气余热以及减少系统能耗。

实用新型内容

鉴于目前存在的上述不足，本实用新型提供一种高效多晶硅还原炉热量回收系统及还原生产工艺，能解决高温水回水温度只能闪蒸 2barg低品位蒸汽和尾气余热无法有效利用的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种高效多晶硅还原炉热量回收系统，所述高效多晶硅还原炉热量回收系统包括还原炉，还原炉上连接有尾冷夹套，所述尾冷夹套上分别连接有夹套水入口、夹套水出口和先进换热器，所述先进换热器分别与夹套水入口、夹套水出口和还原炉相连，并连接有SV混合器，所述SV混合器与混合汽化器相连，同时通过一旁路与还原炉相连，所述先进换热器上设有还原尾气出口，所述混合汽化器连接有三氯化硅进口和氢气进口，还原炉的高温炉筒回水与所述混合汽化器相连。

依照本实用新型的一个方面，所述先进换热器包括混合进料与高温尾气换热器、水冷高温尾气夹套。

依照本实用新型的一个方面，所述先进换热器为缠绕管换热器。

依照本实用新型的一个方面，所述尾冷夹套、还原炉及先进换热器的高温进水温度为140℃～152℃，出口温度为165℃～175℃。

依照本实用新型的一个方面，所述温度为165℃～175℃的出口水一部分输入所述混合汽化器，其它部分输入一蒸汽闪蒸装置。

依照本实用新型的一个方面，所述还原炉内设有高温水冷却装置。

一种利用该高效多晶硅还原炉热量回收系统的高效多晶硅还原生产工艺，包括以下步骤：

外源的三氯氢硅液体进入混合汽化器的管程，高温还原炉炉筒回水作为混合汽化器汽化三氯氢硅的热源，高温炉筒水的回水进入混合汽化器的壳程，汽化三氯氢硅为气相；

外源的氢气气体进入混合汽化器通过高温炉筒水的回水进行预热同时与气相三氯氢硅初步混合；

初步混合的气相三氯氢硅和氢气混合气体进入SV混合器再次充分混合；

充分混合后的混合气体进入先进换热器通过还原炉尾气、尾冷夹套水作为热源进行热交换以满足混合气体进料温度150～250℃；

热交换后的混合气体通过进入还原炉反应。

依照本实用新型的一个方面，在SV混合器出口新增旁路绕过先进换热器，通过该旁路和先进换热器高温水路进行调节流量来控制进入还原炉内的混合气体温度在150～250度。