[实用新型]多晶硅生产设备的尾气热量回收系统

说明书

本实用新型涉及一种多晶硅生产设备的尾气热量回收系统。该系统包括还原炉，还原炉的尾气出口连接带有夹套管的尾气输送管路，夹套管连接冷却水入口和高温水出口；尾气输送管路经过换热器连接至尾气排放口；换热器的换热介质入口和出口分别连接冷却水入口和高温水出口；还原炉的原料入口管路经过缓冲器和汽化器与总进料口连接；缓冲器与还原炉原料进口管路之间设置有两条支路，其中一条直接连接原料入口管路，另一条经过所述换热器并能够与换热器内的尾气和高温水交换热量后并入原料入口管路；高温水出口通入闪蒸槽能够用于产生饱和蒸汽。本实用新型能够高效回收利用多晶硅生产尾气热量、热量输出的稳定性高。

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产设备，具体是一种多晶硅生产设备的尾气热量回收系统。

背景技术

目前，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并产生高温的还原尾气，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。在还原炉内硅芯上的上述反应过程中，需要利用电能将反应温度加热到1100℃左右高温，会产生大量的热能，排出的尾气温度可达 500℃。如何简单有效回收利尾气中的热量并将尾气冷却至 120～200℃，以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。

现有的生产多晶硅的工艺中中，考虑到将该热能利用，通常会加入进行热量回收的单元。例如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，还原炉的进料用蒸汽和高温水来汽化三氯氢硅，再与氢气混合进料；以及在还原炉的炉筒和底盘位置增加回水系统，将冷水与热量进行热交换得到热水，并将热水运用到其他的生产过程中。

但现有热量回收手段仍然存在不足：

1、虽然直接利用高温尾气热量汽化加热进料的进炉温度，可以降低还原炉系统电耗，进而达到节能功效，但是还原生产过程中尾气的流量是动态的，难以保护稳定的热量供应，特别是在开车以及停炉时尾气的热力无法满足系统需要热量，因而通常系统需要增设辅助热源，使系统的控制相对复杂；

2、虽然现有尾气热量回收方法已经能够解决部分中低温回水问题，但现有热量回收系统仍然无法充分利用还原炉产生的热能，产生的低压蒸汽无法直接用于多晶硅生产，回水的高温水温度无法闪蒸较高品位的蒸汽，而低品位的蒸汽在多晶硅工厂大工艺系统中无法有效利用。

发明内容

本实用新型所要解决技术问题是，提供一种能够高效回收利用多晶硅生产高温还原炉尾气热量，能够提高回收热量输出的稳定性，产生的蒸汽品质更适于多晶硅生产工艺利用的多晶硅生产设备的尾气热量回收系统及运行方法。

本实用新型的多晶硅生产设备的尾气热量回收系统包括用于多晶硅生产的还原炉，还原炉的尾气出口连接带有夹套管的尾气输送管路，所述夹套管的进、出口分别连接冷却水入口和高温水出口；所述尾气输送管路经过一个换热器连接至尾气排放口；换热器设置有换热介质入口和出口，分别连接所述冷却水入口和高温水出口，使尾气与冷却水能够在换热器内交换热量；所述还原炉的原料入口管路经过缓冲器和汽化器与总进料口连接，用来通入三氯化硅和氢气原料；所述缓冲器与还原炉原料入口管路之间设置有两条支路，其中一条直接连接原料入口管路，另一条经过所述换热器并能够与换热器内的尾气和高温水交换热量后并入原料入口管路；所述高温水出口通入闪蒸槽能够用于产生饱和蒸汽。

进一步的，所述还原炉的炉体设置有冷却水夹层，冷却水夹层的入口连接炉体冷却水源，还原炉的冷却水夹层的出口连接所述高温水出口。

进一步的，所述还原炉的冷却水夹层的出口还连接一条高温回水支路，该高温回水支路连接至所述汽化器的加热介质入口。

进一步的，所述还原炉的冷却水夹层的出口与高温水出口之间设置有第一高温泵；所述夹套管的出口和换热器的换热介质出口与高温水出口之间设置有第二高温泵。