[实用新型]多晶硅还原炉尾气节能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅还原炉尾气节能系统，此系统用于还原尾气冷却和还原炉进料汽化、加热。属还原热量回收技术。

背景技术

伴随着全球节约能源，减排二氧化碳的潮流，世界太阳能光伏产业进入快速发展时期。多晶硅是制造光/伏发电的太阳能电池片的基础材料，同时以电子级多晶硅为原料生产的单晶硅是电子信息产业的基础材料。随着太阳能产业和信息技术的快随发展，涌现出多晶硅投资生产热潮。还原炉是多晶硅生产中的核心设备。气态的TCS（三氯氢硅）和H₂在还原炉的高温环境中反应，生成多晶硅棒和还原尾气，还原尾气中的TCS回收后进入还原炉反应生成多晶硅棒，如此循环生产，以达到降低成本，节能减排。

改良西门子法多晶硅还原工序是将TCS汽化后与氢气同时进入还原炉反应生成硅棒，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TCS至60℃，汽化的TCS与净化工序过来的H₂组成混合气进入还原炉反应，高温还原尾气通过冷却水逐级冷却至120℃进入CDI。没有完全汽化的TCS进入还原炉，会导致还原炉内多晶硅棒成型差，质量不合格，甚至硅棒断裂，造成停炉，需确保TCS气态进入还原炉。60℃混合气体进入还原炉需加热至1150℃左右发生反应，还原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还原炉的TCS和H2混合气体温度的多晶硅还原炉尾气节能系统。

本实用新型的目的是这样实现的：一种多晶硅还原炉尾气节能系统，包括还原炉、加热器、汽化器、混合器、气气换热器和冷却器，所述还原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连接，汽化器的尾气出口与加热器的尾气进口连接，加热器的尾气出口接入CDI；出加热器的H₂和出汽化器的TCS接入混合器，出混合器的TCS和H₂混合气体接入气气换热器，出气气换热器的TCS和H₂混合气体接入还原炉。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型尾气被冷却至120℃，利用其热量加热混合气体（TCS+ H₂），使其完全气体状态进入还原炉。

2、采用本系统可以节省汽化TCS所需蒸汽，节省能源，降低成本。

3、本系统提高了混合气TCS+ H₂进入还原炉的的温度，降低还原炉能耗，而且保证进入还原炉的均是气体，避免液体进入，确保硅棒成型及质量满足要求。

4、本系统能满足还原炉对TCS和H₂配比的动态要求，确保还原炉多晶硅棒成型质量合格。

5、本系统冷却器满足还原尾气急冷，保证进入下级设备的尾气温度为500℃，确保下级设备选材经济性。

6、本系统能满足进入CDI的还原尾气温度120℃。

7、本系统回收利用还原尾气热量，实现能量循环利用。

综上，本实用新型高效利用700℃还原尾气余热。提高TCS和H₂混合气体至一定温度进入还原炉，降低还原炉耗电量，进而达到节能功效，同时还原尾气降温至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还原炉尾气节能系统的总体结构示意图。

图中附图标记：

还原炉1

加热器2

汽化器3

混合器4

气气换热器5

冷却器6。

具体实施方式

参见图1，图1为本实用新型多晶硅还原炉尾气节能系统的总体结构示意图。由图1可以看出，本实用新型多晶硅还原炉尾气节能系统，包括还原炉1、加热器2、汽化器3、混合器4、气气换热器5和冷却器6，所述还原炉1的尾气出口与冷却器6的尾气进口连接，冷却器6的尾气出口与气气换热器5的尾气进口连接，气气换热器5的尾气出口与汽化器3的尾气进口连接，汽化器3的尾气出口与加热器2的尾气进口连接，加热器2的尾气出口接入CDI；出加热器2的H₂和出汽化器3的TCS接入混合器4，出混合器4的TCS和H₂混合气体接入气气换热器5，出气气换热器5的TCS和H₂混合气体接入还原炉1。

所述气气换热器5为U型管换热器。

进料流程：