高溫水循環及閃蒸一體罐以及用於生產多晶矽的系統的製作方法

2023-06-24 07:55:46

高溫水循環及閃蒸一體罐以及用於生產多晶矽的系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出了高溫水循環及閃蒸一體罐和用於製備多晶矽的系統。高溫水循環及閃蒸一體罐包括：罐體，罐體內限定出閃蒸空間，且適於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻；高溫水進口，高溫水進口設置在罐體上，並且適於與還原爐相連；冷卻水出口，冷卻水出口設置在罐體上，並且適於與還原爐相連；閃蒸蒸汽出口，閃蒸蒸汽出口設置在罐體上，並且適於與精餾裝置相連；以及蒸汽冷凝液入口，蒸汽冷凝液入口設置在罐體上，並且適於與精餾裝置相連。由此，可以實現利用高溫水循環和閃蒸的一體化處理。
【專利說明】高溫水循環及閃蒸一體罐以及用於生產多晶矽的系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冶金領域，更具體的，本實用新型涉及高溫水循環及閃蒸一體罐以及用於生產多晶矽的系統。
【背景技術】
[0002]多晶矽生產中，在CVD還原爐中預先放置矽芯，利用專門的電氣裝置對其進行加熱，超高純氫氣和精餾提純的三氯氫矽按一定的摩爾配比進入CVD還原爐，在1050?1100°C的矽芯發熱體表面上沉積生長多晶矽，同時根據工藝規定和設備的要求，在還原爐鐘罩夾套內通入一定流量和溫度的高溫水，將矽棒對鐘罩內壁的輻射熱量帶走，從而保證娃棒、鐘罩的穩定溫度、多晶娃的穩定生長。
[0003]傳統的還原爐高溫水系統採用風冷器將爐罩出水進行冷卻，使高溫入水溫度保持在一定的範圍內。近幾年來，為進行節能降耗，降低生產成本，部分多晶矽生產線(如12對棒還原爐類型)新增餘熱利用系統，將還原爐鐘罩出來的高溫水進行閃蒸以降溫，然後再返回高溫水循環系統，而閃蒸出來的低壓蒸汽作為精餾塔的熱源。而以上這種工藝，存在以下缺點:
[0004]1、還原爐鐘罩夾套高溫水經過風冷系統、閃蒸系統進行循環，需要控制的參數較多，而且不直觀，一般操作人員很難駕馭，同時壓降厲害，溫度、液位波動較大，控制效果不
理相.[0005]2、在原來的高溫水系統中新增一套閃蒸設備，投資較大，不利於節能降耗的開展
[0006]因此，目前的爐罩出水的冷卻循環利用手段仍有待改進，用一種新的裝置對還原爐鐘罩夾套高溫水進行循環和熱量回收。
實用新型內容
[0007]本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本實用新型的一個目的在於提出一種對還原爐鐘罩夾套高溫水進行循環和熱量回收的手段。
[0008]在本實用新型的第一方面，本實用新型提出了一種高溫水循環及閃蒸一體罐。根據本實用新型的實施例，該高溫水循環及閃蒸一體罐包括:罐體，所述罐體內限定出閃蒸空間，用於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻，以便產生閃蒸蒸汽和冷卻水；高溫水進口，所述高溫水進口設置在所述罐體上，並且適於與還原爐相連，用於將高溫水從所述還原爐引入到所述閃蒸空間中；冷卻水出口，所述冷卻水出口設置在所述罐體上，並且適於與還原爐相連，用於將經過冷卻的高溫水返回至所述還原爐；閃蒸蒸汽出口，所述閃蒸蒸汽出口設置在所述罐體上，並且適於與精餾裝置相連，以便對所述閃蒸蒸汽進行精餾得到蒸汽冷凝液；以及蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口設置在所述罐體上，並且適於與精餾裝置相連，以便將所述蒸汽冷凝液返回至所述閃蒸空間內。由此，可以實現利用高溫水循環和閃蒸的一體化處理。[0009]在本實用新型中，上述高溫水循環及閃蒸一體罐還可以進一步包括:水位計，所述水位計設置在所述罐體上。由此，可以方便的對高溫水循環及閃蒸一體罐內的水位進行監控和調節。
[0010]在本實用新型的第二方面，本實用新型提出了一種用於生產多晶矽的系統。根據本實用新型的實施例，該系統包括:還原爐，所述還原爐用於製備多晶矽，並且採用高溫水對所述還原爐進行恆溫；高溫水循環及閃蒸一體罐，所述高溫水循環及閃蒸一體罐與所述還原爐相連，用於對所述還原爐的高溫水進行閃蒸冷卻，以便獲得閃蒸蒸汽和冷卻水；精餾裝置，所述精餾裝置與所述高溫水循環及閃蒸一體罐相連，用於對所述閃蒸蒸汽進行精餾，以便獲得蒸汽冷凝液，並將所述蒸汽冷凝液返回至所述高溫水循環及閃蒸一體罐，其中，所述高溫水循環及閃蒸一體罐包括:罐體,所述罐體內限定出閃蒸空間,用於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻，以便產生閃蒸蒸汽和冷卻水；高溫水進口，所述高溫水進口設置在所述罐體上，並且適於與還原爐相連，用於將高溫水從所述還原爐引入到所述閃蒸空間中；冷卻水出口，所述冷卻水出口設置在所述罐體上，並且適於與還原爐相連，用於將經過冷卻的高溫水返回至所述還原爐；閃蒸蒸汽出口，所述閃蒸蒸汽出口設置在所述罐體上，並且適於與精餾裝置相連，以便對所述閃蒸蒸汽進行精餾得到蒸汽冷凝液；以及蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口設置在所述罐體上，並且適於與精餾裝置相連，以便將所述蒸汽冷凝液返回至所述閃蒸空間內。由此，可以有效地對還原爐所產生的高溫水進行冷卻和循環利用，從而提聞了製備多晶娃的效率。
[0011]根據本實用新型的實施例，該用於生產多晶矽的系統還可以具有下列附加技術特徵:
[0012]在本實用新型中，在所述冷卻水出口與所述還原爐之間設置有高溫水泵。由此，可以在將冷卻水引入到還原爐之前對其進行加壓，從而提高了對還原爐進行保溫的效率。
[0013]在本實用新型中，高溫水循環及閃蒸一體罐進一步包括:水位計，所述水位計設置在所述罐體上。由此，可以方便的對高溫水循環及閃蒸一體罐內的水位進行監控和調節。
[0014]在本實用新型的一個實施例中，在所述精餾裝置與所述蒸汽冷凝液入口之間設置有流量調節閥。由此，可以對返回至高溫水循環及閃蒸一體罐內的蒸汽冷凝液的量進行控制，從而可以有效地控制高溫水循環及閃蒸一體罐內的水位。
[0015]在本實用新型中，進一步包括:第一截止閥和第二截止閥，所述第一截止閥和第二截止閥設置在所述精餾裝置與所述蒸汽冷凝液入口之間，並且所述流量調節閥設置在所述第一截止閥和第二截止閥之間，其中，所述第一截止閥和第二截止閥通過管路連接。由此，可以有效地對返回至高溫水循環及閃蒸一體罐內的蒸汽冷凝液的量進行控制。
[0016]在本實用新型中，在所述閃蒸蒸汽出口與所述精餾裝置之間設置有壓力調節閥。由此，可以有效地控制排出的閃蒸蒸汽的量。
[0017]在本實用新型中，進一步包括:第三截止閥和第四截止閥，所述第三截止閥和第四截止閥設置在所述閃蒸蒸汽出口與所述精餾裝置之間，並且所述壓力調節閥設置在所述第三截止閥和第四截止閥之間，其中，所述第三截止閥和第四截止閥通過管路連接。由此，可以有效地控制排出的閃蒸蒸汽的量。
[0018]在本實用新型中，在所述高溫水進口與所述還原爐之間設置有第五截止閥，在所述冷卻水出口與所述還原爐之間設置有第六截止閥。由此，可以實現對高溫水的循環利用進行有效地控制。
[0019]由此，根據本實用新型的實施例，可以至少實現下列優點之一:
[0020]1、通過調節閥、壓力表能準確的實現熱水的閃蒸，以達到熱量的回收目的；
[0021]2、熱水由還原爐鐘罩夾套出來進入循環與閃蒸一體罐，然後從罐底由泵又送回還原爐鐘罩夾套，流程短、控制直觀，主控人員容易駕馭；
[0022]3、整套裝置是在原熱水循環系統上進行技改，新增設備少，投資低，熱量回收效果好，系統穩定。
[0023]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0025]圖1是根據本實用新型一個實施例的高溫水循環及閃蒸一體罐的結構示意圖以及；
[0026]圖2是根據本實用新型一個實施例的用於製備多晶矽的系統的結構示意圖。【具體實施方式】
[0027]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0028]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0029]在本實用新型的第一方面，根據本實用新型的實施例，本實用新型提出了一種高溫水循環及閃蒸一體罐，其包括在本實用新型的第一方面，本實用新型提出了一種高溫水循環及閃蒸一體罐。參考圖1，根據本實用新型的實施例，該高溫水循環及閃蒸一體罐包括:罐體100、高溫水進口 120、冷卻水出口 130、閃蒸蒸汽出口 140和蒸汽冷凝液入口 150。其中，根據本實用新型的實施例，罐體100內限定出閃蒸空間110，用於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻，以便產生閃蒸蒸汽和冷卻水。高溫水進口 120設置在罐體100上，並且適於與還原爐相連，用於將高溫水從還原爐引入到所述閃蒸空間中。冷卻水出口 120設置在所述罐體上，並且適於與還原爐相連，用於將經過冷卻的高溫水返回至還原爐。閃蒸蒸汽出口 130設置在罐體100上，並且適於與精餾裝置相連，以便對閃蒸蒸汽進行精餾得到蒸汽冷凝液。蒸汽冷凝液入口 150設置在所述罐體上，並且適於與精餾裝置相連，以便將所述蒸汽冷凝液返回至閃蒸空間內。由此，可以實現利用高溫水循環和閃蒸的一體化處理。根據本實用新型的實施例，高溫水循環及閃蒸一體罐還可以進一步包括水位計，水位計設置在所述罐體上。由此，可以方便的對高溫水循環及閃蒸一體罐內的水位進行監控和調節。
[0030]在本實用新型的第二方面，參考圖2，本實用新型提出了一種用於生產多晶矽的系統。根據本實用新型的實施例，該系統包括:還原爐200、高溫水循環及閃蒸一體罐100和精餾裝置300。根據本實用新型的實施例，還原爐200用於製備多晶矽，並且採用高溫水對所述還原爐進行恆溫。高溫水循環及閃蒸一體罐100與還原爐200相連，用於對還原爐的高溫水進行閃蒸冷卻，以便獲得閃蒸蒸汽和冷卻水。精餾裝置300與高溫水循環及閃蒸一體罐100相連，用於對閃蒸蒸汽進行精餾，以便獲得蒸汽冷凝液，並將蒸汽冷凝液返回至高溫水循環及閃蒸一體罐100。另外，根據本實用新型的實施例，根據本實用新型的實施例，該高溫水循環及閃蒸一體罐包括:罐體100、高溫水進口 120、冷卻水出口 130、閃蒸蒸汽出口 140和蒸汽冷凝液入口 150。其中，根據本實用新型的實施例，罐體100內限定出閃蒸空間110，用於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻，以便產生閃蒸蒸汽和冷卻水。高溫水進口 120設置在罐體100上，並且適於與還原爐相連，用於將高溫水從還原爐引入到所述閃蒸空間中。冷卻水出口 120設置在所述罐體上，並且適於與還原爐相連，用於將經過冷卻的高溫水返回至還原爐。閃蒸蒸汽出口 130設置在罐體100上，並且適於與精餾裝置相連，以便對閃蒸蒸汽進行精餾得到蒸汽冷凝液。蒸汽冷凝液入口 150設置在所述罐體上，並且適於與精餾裝置相連，以便將所述蒸汽冷凝液返回至閃蒸空間內。由此，可以實現利用高溫水循環和閃蒸的一體化處理。根據本實用新型的實施例，高溫水循環及閃蒸一體罐還可以進一步包括水位計，水位計設置在所述罐體上。由此，可以方便的對高溫水循環及閃蒸一體罐內的水位進行監控和調節。由此，可以有效地對還原爐所產生的高溫水進行冷卻和循環利用，從而提聞了製備多晶娃的效率。
[0031]在本實用新型的一個實施例中，在冷卻水出口 130與還原爐200之間設置有高溫水泵。由此，可以在將冷卻水引入到還原爐之前對其進行加壓，從而提高了對還原爐進行保溫的效率。
[0032]在本實用新型的一個實施例中，在精餾裝置300與蒸汽冷凝液入口 150之間設置有流量調節閥340。由此，可以對返回至高溫水循環及閃蒸一體罐內的蒸汽冷凝液的量進行控制，從而可以有效地控制高溫水循環及閃蒸一體罐內的水位。在本實用新型的一個實施例中，進一步包括:第一截止閥350和第二截止閥360，第一截止閥和第二截止閥設置在精餾裝置與蒸汽冷凝液入口之間，並且所述流量調節閥設置在所述第一截止閥和第二截止閥之間，其中，所述第一截止閥和第二截止閥通過管路連接。由此，可以有效地對返回至高溫水循環及閃蒸一體罐內的蒸汽冷凝液的量進行控制。在本實用新型的一個實施例中，在所述閃蒸蒸汽出口與所述精餾裝置之間設置有壓力調節閥310。由此，可以有效地控制排出的閃蒸蒸汽的量。在本實用新型的一個實施例中，進一步包括:第三截止閥320和第四截止閥330，所述第三截止閥和第四截止閥設置在所述閃蒸蒸汽出口與所述精餾裝置之間，並且所述壓力調節閥設置在所述第三截止閥和第四截止閥之間，其中，所述第三截止閥和第四截止閥通過管路連接。由此，可以有效地地控制排出的閃蒸蒸汽的量。
[0033]在本實用新型的一個實施例中，在所述高溫水進口與所述還原爐之間設置有第五截止閥230，在所述冷卻水出口與所述還原爐之間設置有第六截止閥220。由此，可以實現對高溫水的循環利用進行有效地控制。熱量回收高效，高溫水系統運行穩定、操作簡單。通過設置第五截止閥230，可以有效控制還原爐的回水壓力，保證爐筒內的循環水量；通過設置第六截止閥220，保證泵的出口壓力控制在額定值，保證高溫水泵連續穩定運行，最終形成高溫水通過泵增壓在還原爐和水罐內循環，實現對還原爐筒夾套的冷卻，保證還原爐生產的安全。
[0034]為方便理解，下面對使用本實用新型實施例的高溫水循環及閃蒸一體罐的方法進行描述。參考圖2，多晶矽生產中的還原爐鐘罩夾套高溫水循環與閃蒸一體罐裝置與其他設備的連接方式為:
[0035]所述高溫水循環與閃蒸一體罐罐頂管道一為閃蒸蒸汽的出口，其上安裝有壓力調節閥PV1，罐頂管道二為高溫水進口(管道要求插入罐內熱水表面以下)；一體罐封頭處安裝一套液位計。罐底管道三為蒸汽冷凝液補水，通過液位計和流量調節閥LV2控制補水量。管道四為高溫水出口，其通過熱水泵加壓進入還原爐鐘罩夾套。該一體罐頂部管道一上的調節閥兩端設置有截止閥，其通過管道連接，頂部管道二上設置有截止閥。底部管道三上的調節閥兩端設置有截止閥，其通過管道連接，底部管道四上設置有截止閥。在使用過程中，高溫水(壓力:0.5?0.6MPa，溫度:145?155°C )從還原爐鐘罩夾套出來後，由罐頂管道二進入循環與閃蒸一體罐，通過罐頂壓力表和管道一上的壓力調節閥PVl的自動控制，閃蒸出約0.175MPa的蒸汽，同時高溫水溫度下降至約130°C，通過罐底管道連接的水泵，將降溫後熱水輸送至還原爐鐘罩夾套，以實現熱水的循環,而一體罐的液位通過液位調節閥LV2補充蒸汽冷凝液來保證。
[0036]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0037]儘管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種高溫水循環及閃蒸一體罐，其特徵在於，包括: 罐體，所述罐體內限定出閃蒸空間，且適於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻，以便產生閃蒸蒸汽和冷卻水； 設置在所述罐體上的高溫水進口，所述高溫水進口與還原爐相連，且適於將高溫水從所述還原爐引入到所述閃蒸空間中； 設置在所述罐體上的冷卻水出口，所述冷卻水出口與還原爐相連，且適於將經過冷卻的高溫水返回至所述還原爐； 設置在所述罐體上的閃蒸蒸汽出口，所述閃蒸蒸汽出口與精餾裝置相連，且適於對所述閃蒸蒸汽進行精餾得到蒸汽冷凝液；以及 設置在所述罐體上的蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口與精餾裝置相連，且適於將所述蒸汽冷凝液返回至所述閃蒸空間內。
2.根據權利要求1所述的高溫水循環及閃蒸一體罐，其特徵在於，進一步包括: 水位計，所述水位計設置在所述罐體上。
3.一種用於生 產多晶娃的系統，其特徵在於，包括: 還原爐，所述還原爐適於製備多晶矽，並且採用高溫水對所述還原爐進行恆溫； 高溫水循環及閃蒸一體罐，所述高溫水循環及閃蒸一體罐與所述還原爐相連，且適於對所述還原爐的高溫水進行閃蒸冷卻，以便獲得閃蒸蒸汽和冷卻水； 精餾裝置，所述精餾裝置與所述高溫水循環及閃蒸一體罐相連，且適於對所述閃蒸蒸汽進行精餾，以便獲得蒸汽冷凝液，並將所述蒸汽冷凝液返回至所述高溫水循環及閃蒸一體罐， 其中， 所述高溫水循環及閃蒸一體罐包括: 罐體，所述罐體內限定出閃蒸空間，且適於對閃蒸空間內的高溫水進行閃蒸冷卻，以便產生閃蒸蒸汽和冷卻水； 設置在所述罐體上的高溫水進口，所述高溫水進口與還原爐相連，且適於將高溫水從所述還原爐引入到所述閃蒸空間中； 設置在所述罐體上的冷卻水出口，所述冷卻水出口與還原爐相連，且適於將經過冷卻的高溫水返回至所述還原爐； 設置在所述罐體上的閃蒸蒸汽出口，所述閃蒸蒸汽出口與精餾裝置相連，且適於對所述閃蒸蒸汽進行精餾得到蒸汽冷凝液；以及 設置在所述罐體上的蒸汽冷凝液入口，所述蒸汽冷凝液入口與精餾裝置相連，且適於將所述蒸汽冷凝液返回至所述閃蒸空間內。
4.根據權利要求3所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，在所述冷卻水出口與所述還原爐之間設置有高溫水泵。
5.根據權利要求3所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，高溫水循環及閃蒸一體罐進一步包括: 水位計，所述水位計設置在所述罐體上。
6.根據權利要求3所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，在所述精餾裝置與所述蒸汽冷凝液入口之間設置有流量調節閥。
7.根據權利要求6所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，進一步包括: 第一截止閥和第二截止閥，所述第一截止閥和第二截止閥設置在所述精餾裝置與所述蒸汽冷凝液入口之間，並且所述流量調節閥設置在所述第一截止閥和第二截止閥之間，其中，所述第一截止閥和第二截止閥通過管路連接。
8.根據權利要求6所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，在所述閃蒸蒸汽出口與所述精餾裝置之間設置有壓力調節閥。
9.根據權利要求8所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，進一步包括: 第三截止閥和第四截止閥，所述第三截止閥和第四截止閥設置在所述閃蒸蒸汽出口與所述精餾裝置之間，並且所述壓力調節閥設置在所述第三截止閥和第四截止閥之間，其中，所述第三截止閥和第四截止閥通過管路連接。
10.根據權利要求3所述的用於生產多晶矽的系統，其特徵在於，在所述高溫水進口與所述還原爐之間設置有第五截 止閥，在所述冷卻水出口與所述還原爐之間設置有第六截止閥。
【文檔編號】C01B33/035GK203440094SQ201320403355
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年7月8日 優先權日:2013年7月8日
【發明者】曾亞龍, 易忠海, 陸大軍, 張新紅, 路向平, 李春林 申請人:昆明冶研新材料股份有限公司