专利名称：Cvd反应炉产高位能蒸汽系统的制作方法
技术领域：
本新型实用涉及多晶娃生产领域中采用CVD,即化学气相沉积(Chemical VaporDeposition)反应炉生产多晶硅的装置，具体是一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统。
背景技术：
多晶硅是单质硅的一种形态，在电子信息基础材料、太阳能电池等行业有着广泛的应用。多晶娃是生广单晶娃的原料。改良西门子法是目前主要的生产太阳能及电子级多晶硅的工业路线。方法是将工业级硅粉与氯化氢反应生成三氯氢硅，再让三氯氢硅在氢气氛围下在CVD反应炉中还原沉积得到多晶娃。 CVD还原炉内反应温度在1080 1200°C之间，反应体系复杂(HCL、H2, SiH2CL2等)，改良西门子法生产多晶硅中常在CVD反应炉钟罩外夹套循环水冷却水，以降低反应炉钟罩的金属壁温，实现工业化连续生产。通常，自CVD反应炉钟罩的循环冷却水经空冷器冷却后，再返回CVD反应炉钟罩循环利用。钟罩冷却水带走的热量，占CVD反应炉能耗的60 %以上，本新型实用专利可将钟罩循环水产生高位能蒸汽直接供精馏装置使用，可大幅减少设备投资、降低能耗和对蒸汽的消耗。
发明内容本实用新型的目的是在改良西门子法生产多晶硅中利用CVD反应炉直接产高位能蒸汽，，提供一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，CVD炉产生的蒸汽可直接用于精馏装置。本实用新型的技术如下CVD反应炉产高位能蒸汽系统包括CVD还原炉、空气冷却器、闪蒸罐、循环水输送泵。本系统通过调节CVD还原炉钟罩侧操作压力，将CVD还原炉产生的热水在闪蒸罐内产生高位能蒸汽，产生的蒸汽通过蒸汽管网可直接送入精馏装置作为精馏塔热媒。采用本实用新型的系统，可在一定范围内调节蒸汽的规格。一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，包括CVD反应炉I、空气冷却器2和闪蒸罐3，所述CVD反应炉I的CVD反应炉出口 7通过高温循环水管8连接闪蒸罐3，闪蒸罐3顶部连接有高位能蒸汽输送管9，空气冷却器2与CVD反应炉I的CVD反应炉出口 7连接。所述的CVD反应炉产高位能蒸汽系统还包括循环水输送泵4、界区循环水补水管5和钟罩循环水管6，界区循环水补水管5连接循环水输送泵4的进水管，钟罩循环水管6 —端连接循环水输送泵4出水管，钟罩循环水管6另一端连接至CVD反应炉I的钟罩。所述空气冷却器2设置在CVD反应炉I的侧方。所述闪蒸罐3底部通过热水管10连接至循环水输送泵4。CVD反应炉产高位能蒸汽的操作方法，自循环泵4的约145°C钟罩循环水通过钟罩循环水管6，进入CVD反应炉I钟罩内，循环水将CVD反应炉钟罩内壁温度维持在不超过400°C，同时循环水将被加热到约160°C。160°C的循环水通过高温循环水管8进入闪蒸罐3，闪蒸罐3的操作温度维持在143 148°C之间，循环水在此闪蒸，产生的约145°C的蒸汽进入精馏装置直接作为精馏塔的热媒，闪蒸罐3内的热水通过热水管10则与来自界区的循环水补水通过界区循环水补水管5进入循环水输送泵4，加压后送入CVD反应炉I钟罩内循环。为防止闪蒸系统不能正常运行，为保护CVD反应炉，在CVD反应炉钟罩循环水出口侧设置空气冷却器2，可以在线启用。CVD反应炉I产生的蒸汽可直接进入精馏装置作为精馏塔热媒，不需额外的热泵系统。正常操作时，空气冷却器2无需开启。依精馏装置精馏塔操作参数及热媒需求量的不同，CVD反应炉产生的蒸汽规格有所不同，蒸汽通常在143 148°C之间。本新型实用的有益效果在于将来自CVD反应炉的钟罩循环水直接产生高位能蒸汽，产生的高位能蒸汽可直接进入蒸汽管网作为精馏装置精馏塔的热媒。与常规的CVD反应炉钟罩循环水产二次蒸汽相比，本专利不需要热泵技术以提高其产生二次蒸汽的品味，可大大节约设备投资，以年产5000吨多晶硅为例，据测算，可节省设备投资约3000万RMB，同时，可产145°C蒸汽41吨/小时。
图I为本实用新型的CVD反应炉产高位能蒸汽系统的结构示意图。图中1为CVD反应炉、2为空气冷却器、3为闪蒸罐、4为循环水输送泵、5为界区循环水补水管、6为钟罩循环水管、7为CVD反应炉出口、8为高温循环水管、9为高位能蒸汽输送管、10为热水管。
具体实施方式
以下结合附图对本专利所提供得的技术和设备进行进一步的说明。如图1，一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，包括CVD反应炉I、空气冷却器2和闪蒸罐3，所述CVD反应炉I的CVD反应炉出口 7通过高温循环水管8连接闪蒸罐3，闪蒸罐3顶部连接有高位能蒸汽输送管9，空气冷却器2与CVD反应炉I的CVD反应炉出口 7连接。CVD反应炉产高位能蒸汽系统还包括循环水输送泵4、界区循环水补水管5和钟罩循环水管6，界区循环水补水管5连接循环水输送泵4的进水管，钟罩循环水管6 —端连接循环水输送泵4出水管，钟罩循环水管6另一端连接至CVD反应炉I的钟罩。空气冷却器2设置在CVD反应炉I的侧方。闪蒸罐3底部通过热水管10连接至循环水输送泵4。以年产5000吨多晶硅，采用改良西门子法生产多晶硅为例，本实用新型的操作方法如下来自CVD反应炉I的钟罩循环水通过高温循环水管8送至闪蒸罐3，在闪蒸罐3内完成闪蒸，闪蒸产生的高位能蒸汽通过可高位能蒸汽输送管9直接送至精馏装置，作为操作精馏塔的热媒。闪蒸罐3内的热水通过热水管10与钟罩循环水补水，经循环水输送泵4，加压后，送至CVD反应炉I钟罩内，完成一次循环。为了保证系统稳定运行，在CVD反应炉出口 7侧设置空气冷却器2，在闪蒸罐出现异常时，空气冷却器可投入运行，冷却CVD反应炉I钟罩循环水，以保护CVD反应炉I稳定运行。依精馏装置精馏塔操作参数及热媒需求量的不同，CVD反应炉产生的蒸汽规格有所不同，蒸汽通常在143 148°C之间。本实用新型的系统组成如下CVD反应炉I产高位能蒸汽系统包括CVD反应炉I、空气冷却器2、闪蒸罐3、循环水输送泵4。其特征是通过调节CVD反应炉I钟罩侧操作压力，将CVD反应炉钟罩侧产生的热水引入闪蒸罐3，在闪蒸罐3内产生高位能蒸汽，产生的蒸汽通过蒸汽管网可直接送入精馏装置作为精馏塔热媒。为了适应蒸汽用户的要求，采用本实用新型的系统，可在一定范围内调整蒸汽的规格。同时，为保证整个系统安全、可靠、稳定运行，在CVD反应炉钟罩循环水出口侧设置空气冷却器2，在闪蒸系统不能正常运行时，保证CVD反应炉的安全。图I所示的CVD反应炉产高位能蒸汽系统的操作方法如下循环水输送泵4的约145°C钟罩循环水，进入CVD反应炉I钟罩内，循环水将CVD反应炉钟罩内壁温度维持在不超过400°C，同时循环水将被加热到约160°C。160°C的循环水进入闪蒸罐3，闪蒸罐的操作温度维持在143 148°C之间，循环水在此闪蒸，产生的约145°C的蒸汽进入精馏装置直接作为精馏塔的热媒，闪蒸罐内的热水则与来自界区的循环水补水进入循环水输送泵4，加压后送入CVD反应炉I钟罩内循环。为防止闪蒸系统不能正常运行，为保护CVD反应炉，在CVD反应炉钟罩循环水出口侧设置空气冷却器2，可以在线启用。为更好的说明本专利在节能降耗方面的优势，以某5000吨多晶硅装置中36对棒CVD反应炉为例，加以说明。单台CVD反应炉钟罩循环水进出温度为145 160°C，所需水量约135t/h，经过本系统后，可产145°C蒸汽约4. lt/h,5000吨多晶硅装置以12台CVD反应炉计，则可产蒸汽49.2t/h。同时，本系统运行时，空气冷却器可以停止运行，可年节约用电I. 76X 105kwh上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，其特征是包括CVD反应炉(I)、空气冷却器(2)和闪蒸罐(3)，所述CVD反应炉(I)的CVD反应炉出口(7)通过高温循环水管(8)连接闪蒸罐(3)，闪蒸罐(3)顶部连接有高位能蒸汽输送管(9)，空气冷却器(2)与CVD反应炉(I)的CVD反应炉出口(7)连接。
2.根据权利要求I所述的一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，其特征是所述的CVD反应炉产高位能蒸汽系统还包括循环水输送泵(4)、界区循环水补水管(5)和钟罩循环水管(6)，界区循环水补水管(5)连接循环水输送泵(4)的进水管，钟罩循环水管(6) —端连接循环水输送泵(4)出水管，钟罩循环水管(6)另一端连接至CVD反应炉(I)的钟罩。
3.根据权利要求I所述的一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，其特征是所述空气冷却器⑵设置在CVD反应炉⑴的侧方。
4.根据权利要求2所述的一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，其特征是所述闪蒸罐(3)底部通过热水管(10)连接至循环水输送泵(4)。
专利摘要一种CVD反应炉产高位能蒸汽系统，其特征是包括CVD反应炉(1)、空气冷却器(2)和闪蒸罐(3)，所述CVD反应炉(1)的CVD反应炉出口(7)通过高温循环水管(8)连接闪蒸罐(3)，闪蒸罐(3)顶部连接有高位能蒸汽输送管(9)，空气冷却器(2)与CVD反应炉(1)的CVD反应炉出口(7)连接。本新型实用专利将多晶硅生产过程中在CVD反应炉中产生的热水，引入高位能蒸汽发生系统，生成的蒸汽可直接作为多晶硅精馏装置的热媒。大大降低了多晶硅生产过程对能源的消耗，可产蒸汽49.2t/h，年节约用电1.76×105kw·h。
文档编号C01B33/021GK202594789SQ20122014637
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者迟志奎, 芮元庆, 孙武 申请人:南京合创化工工程有限公司