[发明专利]一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置

说明书

本发明公开了一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，包括壳程筒体，壳程筒体的顶部与底部对称安装有管箱，管箱与壳程筒体之间安装有管板，壳程筒体的上下两端均安装有封头，壳程筒体的上下两端与管板连接处分别安装有放空口和排污口，且放空口和排污口分别位于上端封头的最高点和下端封头的最低点，壳程筒体的内腔安装有管束套筒，管束套筒的内腔安装有绕制的管束。本发明解决了传统列管式换热器结构复杂，且体积庞大，同时容易堵管导致换热管过热而损坏的问题。

技术领域

本发明涉及多晶硅冷氢化余热回收技术领域，具体为一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置。

背景技术

多晶硅作为一种重要的太阳能、半导体等行业原材料，随着新能源技术以及半导体技术的发展，对多晶硅的需求也越来越大。如何降低多晶硅生产成本、降低能耗、提高多晶硅品质以及提升产品竞争力，是现在多晶硅生产厂面临的问题，在多晶硅生产四大工艺中，即冷氢化、还原、精馏、尾气处理，像还原反应、冷氢化反应，都需要比较高的温度，需要消耗大量的电能来转化为热能，例如冷氢化反应：Si+SiCl4+H2=SiHCl3+HCl，此反应的温度在550℃左右，在进行此反应时，需要采用电加热将反应物料SiCl4、H2加热至550℃-600℃后，进入冷氢化反应器，与硅粉混合进行此冷氢化反应。反应后的出口物料SiCl4、H2、SiHCl3、HCl以及未反应的硅粉，其出口物料温度约500-550℃，由于需要通过冷凝来分离SiCl4、H2、SiHCl3、HCl，故如何利用出口物料的携带的大量反应余热，是降低能耗的一个好途径。现行的传统列管式换热器，为满足其恶劣的工况要求，其设备材料昂贵，结构复杂，且体积庞大，同时容易堵管导致换热管过热而损坏。本发明的设计结构特点，即高效换热、防堵管、结构紧凑、管束可自由膨胀、适宜于较大温差的换热等特点，正好适用于此换热工况的要求。通过本发明，利用冷氢化反应的余热，加热气化后的SiCl4，提高SiCl4进入升温电加热器的初始温度，以降低后续电加热的负荷，从而达到了余热充分回收利用、节省电能、降低生产成本的效果，因此，我们设计了一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，解决了传统列管式换热器结构复杂，且体积庞大，同时容易堵管导致换热管过热而损坏的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，包括壳程筒体，所述壳程筒体的顶部与底部对称安装有管箱，所述管箱与壳程筒体之间安装有管板，所述壳程筒体的上下两端均安装有封头，所述壳程筒体的上下两端与管板连接处分别安装有放空口和排污口，且放空口和排污口分别位于上端封头的最高点和下端封头的最低点，所述壳程筒体的内腔安装有管束套筒，所述管束套筒的内腔安装有绕制的管束。

前述的一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，所述壳程筒体的上下两端分别设置有壳程介质进口管和壳程介质出口管。

前述的一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，所述壳程介质进口管与壳程筒体内腔的连通处安装有防冲板。

前述的一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，上下所述两个管箱的内腔分别开有管程介质进口和管程介质出口，所述管程介质出口的内腔安装有进口挡板，设置进口挡板，挡板开口朝上，起到了防止介质直接冲刷换热管束，更重要的是，开口朝上，气流会冲到上封头后再折回向下流动，起到了扰流作用，有效的增加了壳程介质的流动，从而减小了换热死区提高了换热效果。

前述的一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，所述管束为多层绕制设置，且相邻层管束缠绕方向相反，所述管束为高精度冷轧光亮退火管，采用多层缠绕且邻层反向缠绕，较传统的列管式换热器，此种结构换热器系数较高，可达普通列管式换热器的2-7倍，且结构紧凑，在同等换热面积下，体积更小，管束采用高精度冷轧光亮退火管，内壁光滑，介质在管内流动时，颗粒物不易附着在管内壁。

前述的一种多晶硅冷氢化余热回收再利用装置，所述管束的换热管管头与管板通过焊接连接。