[实用新型]多晶硅还原炉尾气节能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅还原尾气节能系统。此系统用于还原炉进料气化、加热以及还原尾气冷却。属于还原热量回收利用技术领域。

背景技术

在严峻的能源形势和生态环境压力下，伴随着全球节约能源，减排二氧化碳，在技术进步和法规政策的清理推进下，太阳能光伏发电作为一种经济、清洁、环保、可永续的理想能源进入快速发展时期。随着太阳能产业和信息技术的快随发展，我国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。

目前国内绝大部分多晶硅厂均采用改良西门子法，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然后逐级分离各种成分。很多厂家经过几年发展，工艺技改，节能减排，加强对尾气的高温回收利用。直接利用高温尾气热量汽化加热进料的进炉温度，可以降低还原炉电耗，进而达到节能功效。但是还原生产过程中的尾气的流量是动态的，甚至在开车以及停炉时尾气的热力无法满足系统需要热量，所以系统需要增设辅助热源，系统控制相对复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于客服上述不足， 解决系统运行中还原尾气流量是动态变化，解决系统开车、停炉热量不足，系统中无需增设辅助热源，简化控制，高效利用还原尾气余热。

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，所述系统包括冷却器、还原炉、气水换热器、汽化器和气气换热器，所述还原炉尾气出口直接和冷却器进口连接，出冷却器的尾气接入气气换热器，下步接入气水换热器；热水接入冷却器，出冷却器的热水接入还原炉，下步进入气水换热器，热水出了气水换热器接入汽化器；TCS和H₂同时进入汽化器，出了汽化器的混合气体TCS+H₂进入气气换热器，气气换热器的混合气体TCS+H₂出口接入还原炉。

尾气流程：尾气从还原炉底部进入冷却器与热水换热急冷至合适的温度，出了冷却器的尾气接入气气换热器提供热量，气气换热器的尾气出口接入汽水加热器，尾气在汽水换热器中作为加热介质提供热量，冷却至合适温度的还原尾气进入CDI。热水流程：热水进入作为冷却介质进入冷却器，吸收了热量的热水从冷却器接入还原炉，换热后的热水通入汽水换热器，在汽水换热器中进一步加热后热水接入汽化器，在汽化器中热水作为加热介质提供热量，在汽化器中冷却后的热水进入水水循环系统。进料流程：TCS与洁净的H₂在汽化器中用热水预热汽化并过热至一定温度，同时进入气气换热器。在气气换热器中尾气与混合气体（TCS+H₂）完成换热过程，混合气体（TCS+H₂）温度进一步提高，还原尾气温度逐步下降，达到一定温度的混合气体（TCS+ H₂）进入还原炉。

本实用新型的有益效果是：

1、采用本系统可以节省气化TCS和加热H2所需的热水或蒸汽，节约能源，降低成本。

2、采用本系统可以解决生产系统启动时尾气热量不足，无法满足汽化量要求生产过程中尾气流量变化，热量不稳定问题。

3、本系统提高混合气体进入还原炉的温度，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、本系统冷却器满足还原尾气急冷，满足工艺需求，保证进入下级设备的尾气温度低于500℃，确保下级设备选材经济性。

5、本系统高效回收利用还原尾气热量，实现能量循环利用。

附图说明

图1为发明多晶硅还原炉尾气节能系统示意图。

图中附图标记：

冷却器1、还原炉2、气水换热器3、汽化器4、气气换热器5。

具体实施方式