一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统，通过设置进料管线和卸料管线，并借助真空泵，将三氯氢硅合成炉内的废硅粉输送至分离器中，一方面，实现了废硅粉的封闭式回收，避免了硅粉与空气中氧气和水分接触，保证的硅粉的活性，也降低了闪爆的危险，提高安全性；另一方面，降低人工劳动强度，保护了职工身体健康；通过分离器对废硅粉中的大颗粒的硅粉与小颗粒的硅尘进行分离，将大颗粒的硅粉输回收至三氯氢硅合成炉内，避免将失去活性的小颗粒硅尘带入三氯氢硅合成炉内，能够延长三氯氢硅合成炉的检修周期；该废硅粉回收系统结构简单，易于操作。
【专利说明】一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三氯氢硅生产【技术领域】，特别涉及一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统。
【背景技术】
[0002]三氯氢硅合成是通过工业级硅粉与氯化氢在三氯氢硅合成炉内进行反应生成的，并在三氯氢硅合成炉内形成流化床层，由于硅粉及氯化氢气体中的水分不能完全除去，部分水分被带入三氯氢硅合成炉中与硅粉相互作用，导致反应过程中一部分小颗粒的硅粉失去活性。当三氯氢硅合成炉运行一段时间以后，由于流化床层内失去活性的小颗粒硅粉逐渐积累，导致流化床层内的有效硅粉含量减少，三氯氢硅合成炉内流化床层两侧的压差变大，流化效果变差，三氯氢硅转化率降低，导致局部过热，出现烧毁风帽，炉体局部烧红的现象。因此需要定期对三氯氢硅合成炉进行停炉检修，将炉内的废硅粉泄出。
[0003]现有的废硅粉回收方案是:三氯氢硅合成炉停炉后，先用氮气将合成炉内残余的氯硅烷、氯化氢等气体置换到废气淋洗装置，再用碱液吸收后放空。置换合格后，再由人工将废硅粉经由三氯氢硅合成炉卸料阀泄出并装袋，然后，将废硅粉直接加入三氯氢硅合成炉内，继续与氯化氢反应生产三氯氢硅，以循环利用。
[0004]该废硅粉回收方案存在以下技术缺点:
[0005]1、需要人工将三氯氢硅合成炉内的硅粉泄出装袋，不但费时费力，而且还会对人员身体健康造成损害；
[0006]2、在人工将三氯氢娃合成炉内的娃粉泄出装袋的过程中，一方面，娃粉与空气中的氧气和水分接触，会进一步导致硅粉失去活性，降低硅粉的回收利用率；另一方面，硅粉表面上附着有氯硅烷、氯化氢等有毒易燃物质，容易发生闪爆，危险性高；
[0007]3、未对废硅粉中失去活性的小颗粒硅粉进行分离，而是将全部废硅粉回收使用，加剧了失去活性的小颗粒硅尘在三氯氢硅合成炉内积累，使得三氯氢硅合成炉的检修周期变短，检修任务加重。
[0008]因此，亟需一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统以解决上述技术问题。实用新型内容
[0009]本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统，用以解决三氯氢硅合成炉检修周期变短、人力成本高、硅粉回收利用率低、安全性差的问题。
[0010]本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案:
[0011]本实用新型提供一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统，包括:分离器、三氯氢硅合成炉和真空泵，分离器分别与真空泵和三氯氢硅合成炉相连，分离器的排料口与三氯氢硅合成炉的进料口相连，分离器的进料口与进料管线的一端相连，三氯氢硅合成炉的出料口与卸料管线的一端相连，卸料管线的另一端与进料管线的另一端相连；
[0012]分离器能够在真空泵的作用下形成负压，将三氯氢硅合成炉内的废硅粉经由卸料管线和进料管线输送至分离器内，以及能够将废硅粉中大颗粒的硅粉与小颗粒的硅尘分离，并在三氯氢硅合成炉内的废硅粉全部被输送出之后，将大颗粒的硅粉输送至三氯氢硅合成炉内。
[0013]优选的，所述卸料管线为金属软管。
[0014]进一步的，所述系统还包括气体输送管线，气体输送管线与三氯氢硅合成炉的椎体相连，能够在三氯氢娃合成炉停炉后，向三氯氢娃合成炉内输送氮气；
[0015]所述系统还包括调节阀、可编程中断控制器PIC和用于检测三氯氢硅合成炉顶端的压力的第一压力变送器，调节阀设置在气体输送管线上，第一压力变送器设置于三氯氢硅合成炉的顶端；
[0016]第一压力变送器、PIC和调节阀形成串级回路，PIC能够根据第一压力变送器检测到的三氯氢硅合成炉顶端的压力，控制调节阀的开度，以保证三氯氢硅合成炉顶端的压力在预设的压力范围之内；
[0017]分离器能够将三氯氢硅合成炉内的废硅粉和氮气经由卸料管线和进料管线输送至分离器内。
[0018]优选的，三氯氢娃合成炉顶端的压力为O?20kpa。
[0019]进一步的，所述系统还包括硅粉干燥罐，分离器的排料口和三氯氢硅合成炉的进料口通过硅粉干燥罐相连；硅粉干燥罐能够在真空泵的作用下形成负压，且能够存储并干燥大颗粒的硅粉，并在三氯氢硅合成炉内的废硅粉全部被输送出之后，将干燥后的大颗粒娃粉输送至三氯氢娃合成炉内。
[0020]进一步的，所述系统还包括硅粉过滤器，硅粉过滤器的入口与分离器的排气口相连，硅粉过滤器的出口与真空泵的入口相连；
[0021]硅粉过滤器能够在真空泵的作用下形成负压，借助该负压将分离器内的氮气和小颗粒的硅尘吸入硅粉过滤器内，并过滤小颗粒的硅尘，且能够将氮气输送至真空泵内，以使真空泵将氮气放空。
[0022]优选的，所述真空泵为水环真空泵，水环真空泵的入口的压力为-60?lOOkpa。
[0023]优选的，所述分离器、硅粉干燥罐和硅粉过滤器内的负压为-20?_60kpa。
[0024]优选的，所述硅粉过滤器为布袋式硅粉过滤器。
[0025]优选的，所述分离器为旋风分离器。
[0026]本实用新型具有如下有益效果:
[0027]本实用新型通过设置进料管线和卸料管线，并借助真空泵，将三氯氢硅合成炉内的废硅粉输送至分离器中，一方面，实现了废硅粉的封闭式回收，避免了硅粉与空气中氧气和水分接触，保证的硅粉的活性，也降低了闪爆的危险，提高安全性；另一方面，降低人工劳动强度，保护了职工身体健康；通过分离器对废硅粉中的大颗粒的硅粉与小颗粒的硅尘进行分离，将大颗粒的硅粉输回收至三氯氢硅合成炉内，避免将失去活性的小颗粒硅尘带入三氯氢硅合成炉内，能够延长三氯氢硅合成炉的检修周期；该废硅粉回收系统结构简单，易于操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型实施例提供的一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统的架构示意图。
[0029]图例说明:
[0030]1、分离器2、三氯氢硅合成炉 3、真空泵
[0031]4、可编程中断控制器5、第一压力变送器 6、硅粉干燥罐
[0032]7、硅粉过滤器8、排水沟9、硅粉池
[0033]10、第二压力变送器 11、分离器的排料口 12、分离器的进料口
[0034]13、分离器的排气口 21、三氯氢硅合成炉的进料口
[0035]22、三氯氢硅合成炉的出料口23、椎体
[0036]61、调节阀101、进料管线102、卸料管线
[0037]103、气体输送管线 104、气体输出管线 111、第一阀门
[0038]112、第二阀门113、第三阀门114、第四阀门
【具体实施方式】
[0039]为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0040]以下结合图1详细说明本实用新型的一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统。如图1所示，该三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统包括:分离器1、三氯氢硅合成炉2和真空泵3，分离器I分别与真空泵3和三氯氢硅合成炉2相连，分离器的排料口 11与三氯氢硅合成炉的进料口 21相连，分离器的进料口 12与进料管线101的一端相连，三氯氢硅合成炉的出料口 22与卸料管线102的一端相连，卸料管线102的另一端与进料管线101的另一端相连。其中，分离器的排料口 11设置在分离器I的底端，分离器I的进料口 12设置在分离器I的中间部分。三氯氢硅合成炉的进料口 21设置在三氯氢硅合成炉的中间部分，三氯氢娃的出料口 22设置在三氯氢娃合成炉的底端。
[0041]分离器I能够在真空泵3的作用下形成负压，将三氯氢硅合成炉2内的废硅粉经由卸料管线102和进料管线101输送至分离器I内，以及能够将废硅粉中大颗粒的硅粉与小颗粒的硅尘分离，并在三氯氢硅合成炉内的废硅粉全部被输送出之后，将大颗粒的硅粉输送至三氯氢娃合成炉2内。
[0042]如图1所示，进料管线101是三氯氢硅生产过程中用于从硅粉池9中吸取硅粉原料并传送至分离器I的管线。在进料管线101上设置有第一阀门111，卸料管线102与进料管线101的连接端可以设置在第一阀门111的上端。
[0043]优选的，卸料管线102上还可以设置有第四阀门114，用以控制卸料管线102的通断。卸料管线102可以选用金属软管，一旦发生磨损，金属软管拆卸方便，便于更换。
[0044]进一步的，该三氯氢硅停炉后废硅粉回收系统还可以包括气体输送管线103，气体输送管线103与三氯氢娃合成炉2的椎体23相连,能够在三氯氢娃合成炉2停炉后，向三氯氢娃合成炉2内输送氮气。输送氮气主要的目的有2个,一是置换三氯氢娃合成炉2内残留的氯硅烷和氯化氢气体，保证废硅粉回收的安全性；二是在三氯氢硅生产过程中，废硅粉逐渐积累在三氯氢硅合成炉的进料口 21与三氯氢硅的出料口 22之间的位置，形成流化床层，通过向三氯氢硅合成炉内通入氮气，可以将流化床层的废硅粉吹起并使其均匀分布，方便废硅粉能够顺利从三氯氢硅合成炉的出料口排出。
[0045]在三氯氢硅合成炉2的顶部连接有气体输出管线104，气体输出管线104用于将置换的氯硅烷和氯化氢气体从三氯氢硅合成炉2中输出。需要说明的是，气体输出管线104在置换完成之后便关闭，在废硅粉回收过程中，氮气可以与废硅粉一同经由三氯氢硅合成炉的出料口 22输送至卸料管线102。
[0046]进一步的，该三氯氢硅停炉后废硅粉回收系统还可以包括调节阀61、可编程中断控制器PIC4用于检测三氯氢硅合成炉顶端的压力的第一压力变送器5，调节阀61设置在气体输送管线103上,第一压力变送器5设置于三氯氢娃合成炉2的顶端。
[0047]第一压力变送器5、PIC4和调节阀61可以形成串级回路，PIC4能够根据第一压力变送器5检测到的三氯氢硅合成炉顶端的压力，控制调节阀61的开度，以保证在废硅粉回收过程中三氯氢硅合成炉2顶端的压力处于预设的压力范围之内。优选的，三氯氢硅合成炉2顶端的压力可以为O?20kpa(即预设的压力范围)。将三氯氢硅合成炉2顶端的压力控制在O?20kpa，可以避免三氯氢硅合成炉2内气流流速过高，使得后续分离器I能够顺利分离废硅粉中的大颗粒的硅粉和小颗粒的硅尘。
[0048]分离器I能够借助真空泵在分离器I内形成的负压，将三氯氢硅合成炉2内的废硅粉和氮气经由卸料管线102和进料管线101输送至分离器I内。
[0049]进一步的，该三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统还可以包括硅粉干燥罐6，分离器的排料口 11和三氯氢硅合成炉的进料口 21通过硅粉干燥罐6相连，即硅粉干燥罐6设置在分离器I与三氯氢硅合成炉2之间的连接管线上。硅粉干燥罐6也能够在真空泵3的作用下形成负压，且能够存储并干燥大颗粒的硅粉，并在三氯氢硅合成炉2内的废硅粉全部被输送出之后，将干燥后的大颗粒硅粉输送至三氯氢硅合成炉2内。其中，在硅粉干燥罐6与三氯氢硅合成炉的进料口 21相连的管线上设置有阀门(图中未绘示)，当真空泵3将分离器I和娃粉干燥罐6内抽成负压时,该设置在娃粉干燥罐6与三氯氢娃合成炉的进料口 21相连的管线上的阀门关闭；在三氯氢硅合成炉2内的废硅粉全部被输送出之后，该阀门开启，存储在干燥罐6内的干燥后的大颗粒硅粉则可以输送至三氯氢硅合成炉2内。
[0050]通过向硅粉干燥罐6内通入热的氮气，例如400°C的氮气，对大颗粒的硅粉进行干燥,还可以借助热的氮气将附着在大颗粒的硅粉表面的氯硅烷和氯化氢气体分离出来。分离出的氯硅烷和氯化氢气体可以被输送至到废气淋洗装置(图中未绘示)，用碱液进行吸收后放空。这样可以免在泄硅粉过程中将氯硅烷和氯化氢气体排入大气，减少了环境污染，改善了厂区的生产环境，更为环保。
[0051]进一步的，该三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统还可以包括硅粉过滤器7，硅粉过滤器7的入口与分离器的排气口 13相连，硅粉过滤器7的出口与真空泵3的入口相连。如图1所示，在硅粉过滤器7与真空泵3相连的管线上，设置有第二阀门112，在硅粉过滤器7与分离器I相连的管线上设置有第三阀门113。
[0052]硅粉过滤器7能够在真空泵3的作用下形成负压，借助该负压将分离器I内的氮气和小颗粒的硅尘吸入硅粉过滤器7内，并过滤小颗粒的硅尘，且能够将氮气输送至真空泵3内，以使真空泵3将氮气放空。
[0053]具体的，氮气和从废硅粉中分离出的小颗粒硅尘经由分离器的排气口 13进入硅粉过滤器7，由硅粉过滤器7对小颗粒的硅尘进行过滤，并将氮气输送至真空泵3内。真空泵3的出口可以与排水沟8相通，通过将氮气排入排水沟8放空。
[0054]由于可能存在硅粉过滤器7对小颗粒的硅尘过滤不彻底，使得一部分小颗粒的硅尘被带入真空泵3内，因此，真空泵3优选选用水环真空泵，以减小设备损坏的几率。
[0055]水环真空泵的入口的压力必须适中，若压力过大，则会将大颗粒的硅粉也吸入至硅粉过滤器7和水环真空泵内，若压力过小，则无法将小颗粒的硅尘吸入至硅粉过滤器7内，影响分离器I的分离效果。优选的，水环真空泵的入口的压力可以为-60?lOOkpa。水环真空泵的入口的压力可以根据水环真空泵的进水阀门的开度和水环真空泵的入口阀门的开度来调节。
[0056]优选的，分离器1、娃粉干燥罐6和娃粉过滤器7内的负压可以为-20?_60kpa,也就是说，可以利用真空泵3将分离器1、硅粉干燥罐6和硅粉过滤器7内的压力抽成-20?-60kpa的负压。当第一阀门111、第四阀门114和设置于娃粉干燥罐6与三氯氢硅合成炉的进料口 21相连的管线上的阀门关闭，且第二阀门112和第三阀门113开启时，真空泵3可以将分离器1、硅粉干燥罐6和硅粉过滤器7内的压力抽成-20?-60kpa的负压。
[0057]优选的，硅粉过滤器7可以为布袋式硅粉过滤器，分离器I可以为旋风分离器。
[0058]如图1所示，所述三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统还可以包括主控制器(图中未绘示)和用于检测三氯氢硅合成炉底端的压力的第二压力变送器10。第二压力变送器10与三氯氢硅合成炉的花盘相连，主控制器分别与第一压力变送器5、第二压力变送器10和PIC4相连，能够在第一压力变送器5检测到的三氯氢硅合成炉顶端的压力与第二压力变送器10检测到的三氯氢硅合成炉底端的压力之差为零时，控制真空泵3停止工作，并控制所有阀门(即第一阀门111、第二阀门112、第三阀门113、第四阀门114、设置在硅粉干燥罐6与三氯氢硅合成炉的进料口 21相连的管线上的阀门以及调节阀61)关闭。也就是说，当三氯氢硅合成炉顶端与底端的压力差为O时，说明炉内的废硅粉已抽完，废硅粉回收过程结束。
[0059]为了清楚说明本实用新型的技术方案，以下结合图1，对本实用新型的三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统的工作过程进行详细说明。
[0060]如图1所示，当三氯氢硅合成炉2停炉后，开启调节阀61，利用氮气对三氯氢硅合成炉内残余的氯硅烷和氯化氢气体进行置换，以使氯硅烷和氯化氢气体通过气体输出管线104输送到废气淋洗装置，用碱液进行吸收后放空。
[0061]置换完成后，通过气体输出管线104上的阀门(图中未绘示)，将三氯氢硅合成炉I内的压力(即三氯氢硅合成炉顶端的压力)降至某一压力阈值，该阈值的范围为O?20kpa，并将该压力阈值设置在PIC4上。
[0062]先开启第二阀门112和第三阀门113，并关闭第一阀门111、第四阀门114和硅粉干燥罐6与三氯氢硅合成炉的进料口 21相连的管线上设置的阀门，启动真空泵3，将硅粉干燥罐6，分离器1，硅粉过滤器7内抽成-20?-60kpa的负压。然后再开启第四阀门114，在压差的作用下，废硅粉经由三氯氢硅合成炉的出料口 22输送至卸料管线102和进料管线101，并进入分离器I内进行分离。其中，分离出的氮气及小颗粒的硅尘由分离器的排气口13进入硅粉过滤器7，硅粉过滤器7将小颗粒的硅尘进行过滤，并将氮气输送至真空泵3，经过真空泵3进行放空，其中，将真空泵3的入口的压力控制在-60?lOOkpa。分离出的大颗粒的硅粉由分离器的排料口 11进入硅粉干燥罐6进行干燥并存储在硅粉干燥罐6内。在三氯氢娃合成炉2内的废娃粉全部被输送出之后，开启设置在娃粉干燥罐6与三氯氢娃合成炉的进料口 21相连的管线上的阀门，将干燥后的大颗粒的硅粉经由三氯氢硅合成炉的进料口 21输送至三氯氢硅合成炉2内，从而实现废硅粉回收利用。
[0063]在回收废硅粉的过程中，PIC4可以根据第一压力变送器5调节调节阀61的开度，从而保证三氯氢硅合成炉2顶端的压力保持在压力阈值以下。一旦第一压力变送器5检测到三氯氢硅合成炉2内的压力大于该压力阈值，则PIC4控制调节阀61减小其阀门开度。
[0064]当主控制器判断出第一压力变送器5检测到的三氯氢硅合成炉顶端的压力与第二压力变送器10检测到的三氯氢硅合成炉底端的压力之差为零时，控制真空泵3停止工作，并控制上述阀门关闭，废硅粉回收过程结束。
[0065]本实用新型通过设置进料管线和卸料管线，并借助真空泵，将三氯氢硅合成炉内的废硅粉输送至分离器中，一方面，实现了废硅粉的封闭式回收，避免了硅粉与空气中氧气和水分接触，保证的硅粉的活性，也降低了闪爆的危险，提高安全性；另一方面，降低人工劳动强度，保护了职工身体健康；通过分离器对废硅粉中的大颗粒的硅粉与小颗粒的硅尘进行分离，将大颗粒的硅粉输回收至三氯氢硅合成炉内，避免将失去活性的小颗粒硅尘带入三氯氢硅合成炉内，能够延长三氯氢硅合成炉的检修周期；该废硅粉回收系统结构简单，易于操作。
[0066]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种三氯氢硅合成炉停炉后废硅粉回收系统，其特征在于，所述系统包括:分离器、三氯氢硅合成炉和真空泵，分离器分别与真空泵和三氯氢硅合成炉相连，分离器的排料口与三氯氢硅合成炉的进料口相连，分离器的进料口与进料管线的一端相连，三氯氢硅合成炉的出料口与卸料管线的一端相连，卸料管线的另一端与进料管线的另一端相连； 分离器能够在真空泵的作用下形成负压，将三氯氢硅合成炉内的废硅粉经由卸料管线和进料管线输送至分离器内，以及能够将废硅粉中大颗粒的硅粉与小颗粒的硅尘分离，并在三氯氢娃合成炉内的废娃粉全部被输送出之后，将大颗粒的娃粉输送至三氯氢娃合成炉内。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卸料管线为金属软管。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括气体输送管线，气体输送管线与三氯氢娃合成炉的椎体相连，能够在三氯氢娃合成炉停炉后，向三氯氢娃合成炉内输送氮气; 所述系统还包括调节阀、可编程中断控制器PIC和用于检测三氯氢硅合成炉顶端的压力的第一压力变送器，调节阀设置在气体输送管线上，第一压力变送器设置于三氯氢硅合成炉的顶端； 第一压力变送器、Pic和调节阀形成串级回路，PIC能够根据第一压力变送器检测到的三氯氢硅合成炉顶端的压力，控制调节阀的开度，以保证三氯氢硅合成炉顶端的压力在预设的压力范围之内； 分离器能够将三氯氢硅合成炉内的废硅粉和氮气经由卸料管线和进料管线输送至分离器内。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，三氯氢硅合成炉顶端的压力为O?20kpa。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括硅粉干燥罐，分离器的排料口和三氯氢硅合成炉的进料口通过硅粉干燥罐相连；硅粉干燥罐能够在真空泵的作用下形成负压，且能够存储并干燥大颗粒的硅粉，并在三氯氢硅合成炉内的废硅粉全部被输送出之后，将干燥后的大颗粒硅粉输送至三氯氢硅合成炉内。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括硅粉过滤器，硅粉过滤器的入口与分离器的排气口相连，硅粉过滤器的出口与真空泵的入口相连； 硅粉过滤器能够在真空泵的作用下形成负压，借助该负压将分离器内的氮气和小颗粒的硅尘吸入硅粉过滤器内，并过滤小颗粒的硅尘，且能够将氮气输送至真空泵内，以使真空泵将氮气放空。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述真空泵为水环真空泵，水环真空泵的入口的压力为-60?lOOkpa。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分离器、硅粉干燥罐和硅粉过滤器内的负压为-20?_60kpa。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述硅粉过滤器为布袋式硅粉过滤器。
10.如权利要求1-9任一项所述的系统，其特征在于，所述分离器为旋风分离器。
【文档编号】C01B33/107GK204111335SQ201420631029
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】武珠峰, 吴昌勇 申请人:新特能源股份有限公司