CN220829115U - 一种还原尾气余热利用装置及多晶硅生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种还原尾气余热利用装置及多晶硅生产线，涉及多晶硅生产领域。还原尾气余热利用装置包括尾气管道、第一夹套、第二夹套、氢气预热器和三氯氢硅预热器，尾气管道的入口用于连接还原炉的尾气排放口，氢气预热器和三氯氢硅预热器接于尾气管道。还原炉中产生的还原尾气经尾气排放口排入尾气管道，并流经三氯氢硅预热器，进而通过三氯氢硅预热器与三氯氢硅进行热交换，提高三氯氢硅的温度。此时，三氯氢硅在汽化过程中所用的蒸汽的量得以减少，从而降低了生产成本，实现了对还原尾气余热的有效利用。

Description

一种还原尾气余热利用装置及多晶硅生产线

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产领域，尤其涉及一种还原尾气余热利用装置及多晶硅生产线。

背景技术

多晶硅是信息产业和太阳能电池产业的重要原材料。随着石油、煤等资源的逐渐匮乏，太阳能在能源中的地位越来越重要，太阳能光伏发电行业得到前所未有的高度重视，特别是近十年一直保持快速的发展。

现阶段多晶硅生产的规模和技术已经十分成熟，优化空间十分渺小。在此基础上，节约生产成本已是大势所趋。其中，提高还原尾气的余热利用率极其关键。

然而，对还原尾气的余热利用是光伏行业的普遍难题，大部分厂家没有充分利用还原尾气中的余热，严重影响对多晶硅生产成本的控制。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的之一是提供一种还原尾气余热利用装置。

本实用新型提供如下技术方案：

一种还原尾气余热利用装置，包括尾气管道和三氯氢硅预热器，所述尾气管道的入口用于连接还原炉的尾气排放口，所述三氯氢硅预热器接于所述尾气管道。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述还原尾气余热利用装置还包括第一夹套，所述第一夹套设于所述尾气管道，且所述第一夹套位于所述三氯氢硅预热器与所述还原炉之间。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述第一夹套的出口接有第一闪蒸罐。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述还原尾气余热利用装置还包括第二夹套，所述第二夹套设于所述尾气管道，且所述第二夹套位于所述三氯氢硅预热器与所述还原炉之间，所述第二夹套的出口接有第二闪蒸罐。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述第一夹套位于所述第二夹套与所述还原炉之间，所述第二闪蒸罐闪蒸出的蒸汽压力小于所述第一闪蒸罐闪蒸出的蒸汽压力。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述还原尾气余热利用装置还包括三氯氢硅过热器，所述第一闪蒸罐的出口与所述三氯氢硅过热器连通。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述还原尾气余热利用装置还包括三氯氢硅汽化器。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述还原尾气余热利用装置还包括氢气预热器，所述氢气预热器接于所述尾气管道，所述氢气预热器位于所述三氯氢硅预热器与所述还原炉之间。

作为对所述还原尾气余热利用装置的进一步可选的方案，所述氢气预热器位于所述三氯氢硅预热器与所述第二夹套之间。

本实用新型的另一目的是提供一种多晶硅生产线。

本实用新型提供如下技术方案：

一种多晶硅生产线，包括还原炉和上述还原尾气余热利用装置。

本实用新型的实施例具有如下有益效果：

在上述还原尾气余热利用装置中，尾气管道的入口连接还原炉的尾气排放口，三氯氢硅预热器则接于尾气管道。还原炉中产生的还原尾气经尾气排放口排入尾气管道，并流经三氯氢硅预热器，进而通过三氯氢硅预热器与三氯氢硅进行热交换，提高三氯氢硅的温度。此时，三氯氢硅在汽化过程中所用的蒸汽的量得以减少，从而降低了生产成本，实现了对还原尾气余热的有效利用。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种多晶硅生产线的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种还原尾气余热利用装置中还原尾气的流动路径图；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种还原尾气余热利用装置中冷却水的流动路径图；

图4示出了本实用新型实施例提供的一种还原尾气余热利用装置中三氯氢硅的流动路径图。

主要元件符号说明：

10-还原炉；20-静态混合器；100-尾气管道；200-三氯氢硅预热器；210-第一三氯氢硅管道；220-第二三氯氢硅管道；300-第一夹套；310-第一上水管道；320-第一回水管道；400-第二夹套；410-第二上水管道；420-第二回水管道；500-第一闪蒸罐；600-第二闪蒸罐；700-三氯氢硅过热器；710-第四三氯氢硅管道；720-第一蒸汽管道；730-第一蒸汽凝液管道；800-三氯氢硅汽化器；810-第三三氯氢硅管道；820-第二蒸汽管道；830-第二蒸汽凝液管道；900-氢气预热器；910-第一氢气管道；920-第二氢气管道。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请一并参阅图1和图2，本实施例提供一种还原尾气余热利用装置，用于对还原炉10产生的还原尾气进行余热利用，图中冷却水、蒸汽和蒸汽凝液所流经的管路以虚线表示。该还原尾气余热利用装置包括尾气管道100和三氯氢硅预热器200，尾气管道100的入口与还原炉10的尾气排放口连接，三氯氢硅预热器200则接于尾气管道100上。

其中，三氯氢硅预热器200接于尾气管道100上是指，尾气管道100在三氯氢硅预热器200处断开，形成两个接口。沿还原尾气的流动方向上，位于上游的接口与三氯氢硅预热器200的入口连接，位于下游的接口则与三氯氢硅预热器200的出口连接。

在本实施例中，三氯氢硅预热器200为管式换热器，其具有管程和壳程。其中，三氯氢硅预热器200的管程入口和管程出口分别与尾气管道100连接。此外，三氯氢硅预热器200的壳程入口接有第一三氯氢硅管道210，三氯氢硅预热器200的壳程出口接有第二三氯氢硅管道220。

使用时，还原炉10中产生的还原尾气经尾气排放口排入尾气管道100，并流经三氯氢硅预热器200。与此同时，液态三氯氢硅经过第一三氯氢硅管道210被输送至三氯氢硅预热器200内，与流经三氯氢硅预热器200的还原尾气进行热交换，吸收还原尾气中的余热。温度升高后的液态三氯氢硅经第二三氯氢硅管道220从三氯氢硅预热器200内流出，以待进一步汽化。此时，液态三氯氢硅在汽化过程中所用的蒸汽的量得以减少，从而降低了生产成本，实现了对还原尾气余热的有效利用。

请一并参阅图1和图3，在一些实施例中，上述还原尾气余热利用装置还至少包括第一夹套300。第一夹套300套设在尾气管道100上，且第一夹套300位于三氯氢硅预热器200与还原炉10之间。此外，第一夹套300上接有第一上水管道310和第一回水管道320。

使用时，一定温度和压力的冷却水经第一上水管道310流入第一夹套300，与尾气管道100内的还原尾气进行热交换，吸收还原尾气中的余热。温度升高后的冷却水经第一回水管道320从第一夹套300内流出，以待它用，在对还原尾气进行冷却的同时实现了还原尾气的余热利用。

类似地，上述还原尾气余热利用装置还包括第二夹套400。第二夹套400套设在尾气管道100上，且第二夹套400位于三氯氢硅预热器200与还原炉10之间。此外，第二夹套400上接有第二上水管道410和第二回水管道420。

使用时，一定温度和压力的冷却水经第二上水管道410流入第二夹套400，与尾气管道100内的还原尾气进行热交换，吸收还原尾气中的余热。温度升高后的冷却水经第二回水管道420从第二夹套400内流出，以待它用。

显然，通过第一夹套300和第二夹套400换热，可以获得不同温度的冷却水，适用于更多情况。

在本实施例中，第一夹套300位于第二夹套400与还原炉10之间，经第一回水管道320流出的冷却水的温度高于经第二回水管道420流出的冷却水的温度。

可以理解地，尾气管道100上还可以设置更多数量的夹套，以获得更多种类的不同温度的冷却水，在此不作赘述。

进一步地，第一夹套300的出口通过第一回水管道320接有第一闪蒸罐500，第一闪蒸罐500以第一回水管道320内的冷却水为原料闪蒸出高压蒸汽。第二夹套400的出口通过第二回水管道420接有第二闪蒸罐600，第二闪蒸罐600以第二回水管道420内的冷却水为原料闪蒸出高压蒸汽。

显然，第二闪蒸罐600闪蒸出的蒸汽压力小于第一闪蒸罐500闪蒸出的蒸汽压力。

相应地，上述还原尾气余热利用装置还包括三氯氢硅过热器700和三氯氢硅汽化器800，且第一闪蒸罐500的出口与三氯氢硅过热器700连通。

使用时，经第二三氯氢硅管道220流出的液态三氯氢硅进入三氯氢硅汽化器800，与其它来源的蒸汽进行热交换，吸收蒸汽的热量后汽化。气态三氯氢硅进而进入三氯氢硅过热器700，与第一闪蒸罐500闪蒸出的蒸汽进行热交换，吸收蒸汽的热量后进一步升温。

请结合图4，在本实施例中，三氯氢硅汽化器800具有三氯氢硅入口、三氯氢硅出口、蒸汽入口和蒸汽出口。其中，三氯氢硅汽化器800的三氯氢硅入口与第二三氯氢硅管道220连接，进而与三氯氢硅预热器200的壳程出口连接。三氯氢硅汽化器800的三氯氢硅出口接有第三三氯氢硅管道810，并通过第三三氯氢硅管道810与三氯氢硅过热器700连接。三氯氢硅汽化器800的蒸汽入口接有第二蒸汽管道820，供其它来源的蒸汽流入。此外，三氯氢硅汽化器800的蒸汽出口接有第二蒸汽凝液管道830，供冷凝后的蒸汽排出。

在本实施例中，三氯氢硅过热器700为管式换热器，其具有管程和壳程。其中，三氯氢硅过热器700的管程入口与第三三氯氢硅管道810连接，三氯氢硅过热器700的管程出口接有第四三氯氢硅管道710。三氯氢硅过热器700的壳程入口接有第一蒸汽管道720，并通过第一蒸汽管道720与第一闪蒸罐500的出口连接。此外，三氯氢硅过热器700的壳程出口接有第一蒸汽凝液管道730，供冷凝后的蒸汽排出。

请再次参阅图1和图2，在一些实施例中，上述还原尾气余热利用装置还包括氢气预热器900。与三氯氢硅预热器200相似，氢气预热器900接于尾气管道100上，且氢气预热器900位于三氯氢硅预热器200与还原炉10之间。

具体地，氢气预热器900位于三氯氢硅预热器200与第二夹套400之间，且氢气预热器900为管式换热器，其具有管程和壳程。

其中，氢气预热器900的管程入口和管程出口分别与尾气管道100连接。此外，氢气预热器900的壳程入口接有第一氢气管道910，氢气预热器900的壳程出口接有第二氢气管道920。

使用时，流入尾气管道100的还原尾气流经氢气预热器900。与此同时，回收氢经过第一氢气管道910被输送至氢气预热器900内，与流经氢气预热器900的还原尾气进行热交换，吸收还原尾气中的余热，温度升高后的回收氢则经第二氢气管道920从氢气预热器900内流出。

使用时，上述还原尾气余热利用装置通过设置第一夹套300和第二夹套400对还原尾气进行冷却，获得不同温度的冷却水，进而以冷却水为原料闪蒸出不同压力的高压蒸汽。冷却后的还原尾气先流入氢气预热器900，对回收氢进行加热，然后流入三氯氢硅预热器200，对液态三氯氢硅进行加热。升温后的液态三氯氢硅进入三氯氢硅汽化器800，与压力相对较低的蒸汽进行热交换，吸收蒸汽的热量后汽化。汽化后的气态三氯氢硅进入三氯氢硅过热器700，与压力相对较高的蒸汽进行热交换，吸收蒸汽的热量后继续升温。

总之，上述还原尾气余热利用装置能够利用还原尾气中的余热提高液态三氯氢硅进入三氯氢硅汽化器800时的温度，减少液态三氯氢硅汽化时所用的蒸汽量，同时减少冷却水的使用量。在此基础上，上述还原尾气余热利用装置进一步利用冷却水所吸收的还原尾气中的热量，最终实现了对还原尾气中余热的充分利用，降低生产成本。

请参阅图1，本实施例还提供一种多晶硅生产线，包括还原炉10、静态混合器20和上述还原尾气余热利用装置。

其中，还原炉10的尾气排放口与尾气管道100的入口连接。第四三氯氢硅管道710和第二氢气管道920均与静态混合器20的入口连接，静态混合器20的出口则通过管道与还原炉10的原料入口连接。

在本实施例的一个具体实施方式中，185℃的冷却水经第一上水管道310流入第一夹套300，对还原尾气进行初步冷却。冷却水的温度则上升至205℃，经第一闪蒸罐500闪蒸1.0Mpa的高压蒸汽供三氯氢硅过热器700和整个多晶硅生产线使用。135℃的冷却水经第二上水管道410流入第二夹套400，对初步冷却后的还原尾气进行进一步冷却。冷却水的温度则上升至155℃，经第二闪蒸罐600闪蒸出0.2Mpa的高压蒸汽供整个多晶硅生产线使用。

进过两次冷却后，还原尾气的温度下降至170℃左右。170℃的还原尾气进入氢气预热器900与回收氢进行换热，使回收氢升温至130℃，还原尾气则降温至152℃。152℃的还原尾气进入三氯氢硅预热器200与65℃的液态三氯氢硅进行换热，使液态三氯氢硅升温至92℃，还原尾气则降温至120℃以下。

换热后的液态三氯氢硅进入三氯氢硅汽化器800，吸收0.4Mpa高压蒸汽的热量汽化，并升温至113℃。汽化后的气态三氯氢硅进入三氯氢硅过热器700，吸收1.0Mpa高压蒸汽的热量后升温至170℃。最终，170℃的气态三氯氢硅通过静态混合器20与130℃的氢气充分混合，混合气则进入还原炉10进行反应。

其中，还原炉10的炉体上设置有类似的夹套，以流经该夹套的冷却水为原料闪蒸出0.4Mpa高压蒸汽。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种还原尾气余热利用装置，其特征在于，包括尾气管道、三氯氢硅预热器、第一夹套、第二夹套和三氯氢硅过热器，所述尾气管道的入口用于连接还原炉的尾气排放口，所述三氯氢硅预热器接于所述尾气管道；

所述第一夹套设于所述尾气管道，且所述第一夹套位于所述三氯氢硅预热器与所述还原炉之间；

所述第一夹套的出口接有第一闪蒸罐；

所述第二夹套设于所述尾气管道，且所述第二夹套位于所述三氯氢硅预热器与所述还原炉之间，所述第二夹套的出口接有第二闪蒸罐；

所述第一夹套位于所述第二夹套与所述还原炉之间，所述第二闪蒸罐闪蒸出的蒸汽压力小于所述第一闪蒸罐闪蒸出的蒸汽压力；

所述第一闪蒸罐的出口与所述三氯氢硅过热器连通。

2.根据权利要求1所述的还原尾气余热利用装置，其特征在于，所述还原尾气余热利用装置还包括三氯氢硅汽化器。

3.根据权利要求1或2所述的还原尾气余热利用装置，其特征在于，所述还原尾气余热利用装置还包括氢气预热器，所述氢气预热器接于所述尾气管道，所述氢气预热器位于所述三氯氢硅预热器与所述还原炉之间。

4.根据权利要求3所述的还原尾气余热利用装置，其特征在于，所述氢气预热器位于所述三氯氢硅预热器与所述第二夹套之间。

5.一种多晶硅生产线，其特征在于，包括还原炉和如权利要求1-4中任一项所述的还原尾气余热利用装置。