多晶硅还原炉高温冷却水闪蒸装置的应用探索
一种多晶硅还原炉预加热系统的设计与实现的开题报告
一种多晶硅还原炉预加热系统的设计与实现的开题报告一、选题背景和研究意义多晶硅已经广泛应用于太阳能电池、半导体材料、光学玻璃等领域。
多晶硅生产的主要原料是二氧化硅，通过还原反应制得多晶硅。
多晶硅还原炉是多晶硅生产的关键设备之一，而预加热系统是多晶硅还原炉中的一个重要组成部分。
传统的多晶硅还原炉采用燃煤加热方式，煤气中的热能通过多晶硅还原炉前端的加热系统传递到多晶硅还原炉内部，从而使得多晶硅在还原炉内得到还原。
然而传统的多晶硅还原炉的加热过程存在很多问题，比如加热效率低，能耗高等。
因此，提高多晶硅还原炉的加热效率，降低能耗，成为了多晶硅生产厂家关注的问题。
预加热系统是多晶硅还原炉中最重要的组成部分之一，对多晶硅还原炉的加热效率起着至关重要的作用。
因此，研究和设计一种高效的多晶硅还原炉预加热系统成为了多晶硅生产中的必要研究方向。
二、研究内容和研究方法本项目研究的内容是一种多晶硅还原炉预加热系统的设计与实现。
该预加热系统具有加热效率高、能耗低等优点。
研究方法主要采用了实验研究和数值模拟的方法。
通过实验室热工试验，测试不同温度、流量等参数下的多晶硅还原炉预加热系统性能表现，并结合数值模拟分析预加热系统的各项性能指标。
三、预期目标和研究成果本项目的预期目标是设计和实现一种高效的多晶硅还原炉预加热系统，优化预加热系统的性能，并通过实验和数值模拟验证该预加热系统的可行性和可靠性。
该预加热系统能够有效提高多晶硅还原炉的加热效率，降低能耗，进而降低多晶硅生产成本，提高其市场竞争力。
本项目的主要研究成果包括：1.设计和实现一种高效的多晶硅还原炉预加热系统；2.掌握多晶硅还原炉预加热系统的性能表现及其对多晶硅还原炉加热效率的影响；3.通过实验和数值模拟，确认该预加热系统的可行性和可靠性；4.为多晶硅生产企业提供一种有效提高多晶硅生产效率、降低能耗的新技术。
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用首先，多晶硅还原炉电气系统的设计需要考虑到设备的工作原理和要求。
多晶硅还原炉主要是通过还原炉中的燃料将硅矿石加热至高温，以便将硅矿石中的杂质还原为气体或溶解在液态硅中，从而得到纯净的多晶硅。
因此，电气系统的设计需要能够提供足够的电力供应，同时保证设备的稳定运行和生产效率。
多晶硅还原炉电气系统包括供电系统、控制系统和安全系统。
供电系统主要包括高压电源、变压器、开关设备和电缆等。
高压电源需要提供稳定的高压电源，以满足还原炉的工作需求。
变压器用于将高压电源变换为适合还原炉工作的电压。
开关设备用于控制电流的开关和保护。
电缆需要选择适用于高温和高压环境的特殊电缆，以确保电力传输的安全可靠。
控制系统用于控制还原炉的温度、电流和气体流量等参数，以保持设备的稳定运行和生产效率。
控制系统主要包括温度控制系统、电流控制系统和气体控制系统。
温度控制系统需要能够精确监测还原炉的温度，并通过调节电流和气体流量等参数来控制温度。
电流控制系统需要能够实时监测和调节还原炉的电流，以保持设备的工作状态稳定。
气体控制系统需要能够控制还原炉中的气体流量和分布，以确保杂质的还原和排除。
安全系统是多晶硅还原炉电气系统的重要组成部分，用于保护设备和人员的安全。
安全系统主要包括火灾报警系统、漏电保护系统和过载保护系统等。
火灾报警系统能够监测还原炉中的火焰和烟雾，并及时报警，以便采取相应的应急措施。
漏电保护系统能够监测还原炉电路的漏电情况，并在发生漏电时切断电源，以保护人员的安全。
过载保护系统能够监测还原炉电路的负载情况，并在过载时切断电源，以保护设备的安全。
在实际应用中，多晶硅还原炉电气系统的设计和应用需要根据具体的生产需求和设备参数进行调整。
通过合理设计和应用电气系统，可以有效地提高多晶硅还原炉的生产效率和稳定性，同时确保设备和人员的安全。
因此，多晶硅还原炉电气系统的设计和应用是多晶硅生产过程中不可忽视的重要环节。
多晶硅还原炉调功器调功方案及应用经验探讨
多 晶硅 还 原 炉 调 功器 调 功 方 案 及 应 用经 验 探 讨
多晶硅还原炉调功器调功方案及应用经验探讨
Ｐ ｗｅ ｄｕ ｔ ｎ ｃ ｅ ｎ ｐ ｌａｉｎ Ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｕ ｔ ｎ Ｆ ｒａ ｅ ｏ ｒＡ ｊｓｍｅ ｔＳ ｈ ｍｅ ａ ｄ Ａ ｐｉ ｔ ｘ ｅｉ ｃ ｆＲ ｄ ｃｉ ｕｎ ｃ ｃ ｏ ｅ ｏ 韩健伟 （ 焦作煤业（ 集团） 有限责任公司， 河南 焦作 ４４ ０ ） ５ ０２ 陈 真 生 黄 开 均 陈 杰 （ 浙江中控技术股份有限公司， 浙江 杭州 ３ ０ ５ ） １０ ３
理前 ， 要 理 解 多 晶硅 的生 长 原 理及 电气 特 性 。 需 １１ 多 晶硅 还 原 生 长 原理 ．
在 工 业 电加 热 应用 领 域 ，广 泛 使 用 可 控 硅 作 为 功 率 控 制 元
件 ， 控 制 、 节精 度高 ， 行无 噪音 。 其 调 运 目前 可 控 硅 功 率控 制方 式 有 ： 相触 发 调 压 和 过 零 触 发调 功 两 种 方 式 －。移相 触发 调 压 就 移 ４ ］ 是通 过 调 节 门极 触 发脉 冲 间 的 电角 度 来 调 节 电压 。过 零 触 发 调
１ 多 晶硅 生 长 原 理 和 电气 特 性
高 ， 粒 间界 势 垒 降 低 ， 晶 即硅 棒 所 需 要 击穿 电压 会 降 低 ［。 ３ ］
２ 还 原 炉 调 功 器调 功 实 现 方 案
还原 炉 调 功 器 的 主 要 功 能是 控制 经 还 原 反 应 产 生 的硅 在 硅 芯 上 的生 长过 程 ，因 此 在介 绍 还 原 炉 调 功 器 控 制 工 艺 和 控 制 原
ｃｏ ｕ ｐ ｉ ｏ ｔ ｅ ｏｌｃｒｓａｌｎ ｓｌ ｏｎ ｒ ｄｕ ｔ ａｅ ｎｓ ｍ ｔ ｏｎ ｆ ｈ ｐ ｙ ｙ ｔ ｌ ｅ ｉｃ ｐ ｏ ｃ ｉ ｉ ｉ ｏｎ ｒ ｄｅｐ ｄｅ ｏｎ ｈ ｒ ｄｕ ｔ ｆ ｎ ｅ． ｉ ｐａｐ ｄｅ ｃ ｉｅｓ ｈ ｐｒ— ｅｎ ｄ ｔｅ ｅ ｃ ｉ ｏｎ ｕｒａｃ Ｔｈｓ ｅｒ ｓ ｒｂ ｔ ｅ ｏ
多晶硅还原炉调功器调功方案及应用经验探讨
多晶硅还原炉调功器调功方案及应用经验探讨韩健伟1，陈真生2，黄开均2 , 陈杰2（1：焦作煤业（集团）有限责任公司，焦作，454002；2：浙江中控技术股份有限公司，杭州，310053）摘要：多晶硅是太阳能光伏产业和电子工业的基础原料，其发展前景光明。
还原炉调功器是多晶硅生产的核心装置，对还原炉生产多晶硅的产品质量和单位能耗影响较大。
本文阐述了多晶硅的生长原理和电气特性、调功器调功方案以及调功器在大型多晶硅生产装置中的应用经验。
关键字：还原炉调功器，调功方案，硅芯击穿，恒温加热Study On The Power Adjustment Scheme And The Application Experience Of The Reduction FurnaceHan Jianwei1, Chen Zhensheng2, Huang Kaijun2, Chen Jie2(1. Jiaozuo Coal(Group)Co., Ltd., Ji aozuo, China, 454002.2. Zhejiang SUPCON Technology Co., Ltd, Hangzhou, China, 310053. )Abstract: Polycrystalline silicon is the raw materials for the solar photovoltaic and electronic industries, the development of Polycrystalline silicon has bright future. Reduction furnace power regulator is the heart of the polysilicon production plant. The product quality and the energy consumption of the polycrystalline silicon production were depended on the reduction furnace. This paper describes the production technology and electrical properties of polycrystalline silicon, The power adjustment scheme, and the application experience of the using of the reduction furnace in large-scale polycrystalline silicon production plant.Key words: Reduction furnace power regulator, Power Adjustment Scheme, Silicon Core Breakdown, Constant Temperate Heating.1、概述多晶硅是单质硅的一种形态。
高温废水闪蒸技术的研究与应用
投资低 ， 工艺操作稳定 ， 经济效益十分可观。适用
于化学工业 中有机物料的脱水精馏过程。同样适 用于化工 、 石化 、 电力等生产过程 中所排放 的高温
热 水 的能量 回收与再 利用 。
紊动作用 ， 工作蒸汽将一部分动能传给被吸蒸汽 ， 这样工作蒸汽的速度逐渐减慢 ， 被吸蒸 汽的速度
能量与物料的浪费 。为充分 回收这股物料中的能量与有机原 料 ， 本 文提 出了高温废水 闪蒸技术 ， 对该技术 的原 理及工艺流程进行 了简要的分析 ， 并介绍 了它在工业 生产 中的应用 。 ［ 关键 词］ 高温废水 闪蒸 能量回收 工业应用
化工行业是能耗大户 ， 其 中精馏又是能耗极
馏塔中 ， 对 精 馏 塔 进 行 加 热 。 由 于 闪蒸 蒸 汽 带走
费， 并且在塔操作不正常或者塔板效率较低时 ， 会
有 部分 化工 物料 从 塔 釜 “ 逃走 ” ， 这 又 造成 了物 料
的浪费 。
目前 ， 国 内外 最 切 实 可 行 的 方 法 是 在 废 液 排
放前利用废液喷射闪发装 置——蒸汽喷射泵 回收 废液闪发出的蒸汽 Ｊ 。通过蒸汽喷射泵 闪蒸技术 可以回收其 中的能量与物料 ， 降低排放废液 的温 度， 而且当物料通过蒸汽闪蒸时 ， 率先蒸出来的是
饱和水蒸气和低温低压的饱和水 。此过程 中无外
高的单元操作 ， 而传统 的精馏方式热力学效率很
低， 能量浪费很 大。在今 天能源价格不断上涨 的 情况下如何降低精馏塔 的能耗 ， 充分利用低温 热 源， 已成为人们普遍关注 的问题…。
界热量 的加人 ， 只是由于压力降低 ， 使部分显热转
浅析多晶硅还原炉电气系统研制及其实际应用
浅析多晶硅还原炉电气系统研制及其实际应用摘要：现阶段，多晶硅的生产主要采用的是改良西门子法，还原炉是它的重要设备。
多晶硅还原炉电气系统的整体包括了多个部分，本文将对它的电气系统研制的几方面及其实际应用作出简要的分析，这有助于我国对目前还并不完善的多晶硅还原炉电气系统更加重视。
关键词：多晶硅还原炉；电气系统；研制前言多晶硅是半导体行业与光伏行业的基础原材料，在21世纪之后，它的需求量便日益加大，对于如何提高多晶硅的产量，降低它对能源的消耗，成为了我国多晶硅行业的难题[1]。
多晶硅还原炉（CVD reactor）的进一步改良和发展，有助于我国多晶硅生产得更加高效，有助于攻克这一难题。
一、多晶硅的生产现阶段，多晶硅的生产主要存在三种方法，它们是硅焕法、流化床法和改良西门子法。
改良西门子法又被称为三氯氢硅氢还原法，它的原理是在还原炉内通过化学变化来生产多晶硅，而它所用的原材料主要为氢气和三氯氢硅。
当温度处于1050℃到1150℃之间的时候，二者会产生化学反应，其公式为：三氯氢硅于还原炉里面的化学气相沉积反应能耗通常是75kWh/kg到100kWh/kg，几乎占了在多晶硅生产总能耗当中的60%。
在12对棒声场多晶硅的还原炉中有三个区域，一个内环和两个外环，每一个区域都存在着四对的多晶硅棒。
所采用的硅芯高度一般是2.5~2.8m，它的直径大概是10~12mm的圆截面或者是10×10mm的方截面，它最终会通过反应变140mm到165mm的成品硅棒，而所要经历的时间大概是6~8天。
二、多晶硅还原炉电器系统研制及其实际应用多晶硅还原炉的电气系统关键设备高括了高压开关柜、预加热装置、中压调功器、整流变压器等，它的供电流程可如图1所示。
通过图1可以看出，通过这些主要设备之间电流的一步步传递，进而可以完成多晶硅的生产。
在这里，我们主要谈一下在这些关键设备中的高压开关柜、还原炉预加热装置以及中压调控器。
（一）高压开关柜在高压开关柜里面主要有着真空断路器和整流变压器微机保护装置。
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用多晶硅是一种重要的半导体材料，在太阳能电池等领域有着广泛的应用。
多晶硅的生产过程中，还原炉是至关重要的设备之一、而为了确保还原炉的正常运行，电气系统的设计和应用至关重要。
本文将重点介绍多晶硅还原炉电气系统的设计和应用。
首先是供电系统。
供电系统主要是为还原炉提供电源，保证其正常运行。
多晶硅还原炉通常以三相电形式供电，采用高压输电方式。
电源的选择要考虑到设备的功率需求，同时也要保证稳定的电压和电流输出，以确保还原炉的性能和安全。
其次是控制系统。
控制系统是多晶硅还原炉电气系统的核心部分，用于对设备的温度、压力、流量等参数进行监控和控制。
控制系统通常包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、传感器、执行机构等。
通过采集和处理传感器的信号，控制系统可以实现对多晶硅还原炉各个过程参数的实时监测和控制，提高生产的稳定性和自动化水平。
最后是安全系统。
安全系统主要用于保障多晶硅还原炉在运行过程中的安全性。
安全系统通常包括火灾报警系统、气体检测系统、过压过流保护系统等。
这些系统可以通过传感器和监控装置实时监测并报警，一旦出现异常，可以及时采取措施以防止事故的发生，保护操作人员和设备的安全。
多晶硅还原炉电气系统在多晶硅生产中起着重要的作用。
其设计和应用的目的是提高生产效率、保障产品质量、确保操作人员和设备的安全。
合理的电气系统设计和选用稳定可靠的设备可以有效地提高还原炉的稳定性和自动化水平，降低生产成本，提高经济效益。
总之，多晶硅还原炉电气系统的设计和应用是多晶硅生产过程中不可或缺的一部分。
通过科学合理的设计和稳定可靠的设备选择，可以提高多晶硅生产的效率和质量，加强生产工艺的控制和自动化程度，提高生产经济效益，实现可持续发展。
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用一．综述多晶硅还原炉电气系统的主要设备是大功率调压器。
调压器所带负载是多晶硅棒串联而成的纯电阻负载。
调压器的作用实际上是对负载电阻进行电加热，并且保持硅棒表面温度恒定（一般1080℃）。
硅棒串联而成的电阻是一个变化的电阻：第一，硅棒温度从常温上升到1000℃，Φ8直径硅芯电阻从几百kΩ下降到几十Ω；第二，保持硅棒表面温度1080℃，硅棒直径从Φ8增加到Φ150，硅棒电阻从几十Ω下降到几十mΩ。
可见硅棒电阻大范围变动引起调压器输出电压和电流的调节范围大是这种调压器的设计特点。
按照实际工作的性质，调压器分为硅棒温度从常温加热到1000℃的预热调压器和硅棒直径从Φ8增加到最终直径并且始终保持硅棒表面温度1080℃的还原调压器。
预热调压器工作过程中硅棒温度从常温加热到1000℃，其主要困难是硅棒初始电阻R太大，加热功率正比于V2/R，电阻大必然要求供电电压高（甚至需十几kV），一般应尽可能降低电阻R。
常用方法有提高炉壁冷却液的温度，加粗硅芯直径，对硅芯参杂，炉内注入高温等离子体或放置卤钨灯等等。
预热调压器工作时间十几分钟，功率30－200kVA。
还原调压器输出功率用于加热硅棒，硅棒再通过辐射、传导和对流方式将功率传递给还原炉内的反应气体和炉壁的冷却液。
随硅棒直径增长，反应气体流量加大，炉内的反应气体和炉壁的冷却液带走的热量增加，调压器输出功率越来越大。
工艺对还原炉提出的技术要求如图一所示。
还原调压器设计必须满足工艺上随直径Φ变化，电压V、电流I和功率P的供电要求。
同时，重点考虑高电压的电气结构问题、大电流的电气结构问题、负载电阻变化引起的调节器参数设计问题、调压范围大引起的功率因数低和谐波问题、结构上的环流问题、硅棒碰壁、裂棒检测及断电再上电等辅助功能问题。
多晶硅还原炉电气系统除了调压器以外还有一套计算机管理、操作系统。
它的主要功能是：1．对管辖的所有还原炉电气设备（调压器、变压器、开关柜）进行数字通信。
多晶硅还原炉导热油循环冷却试验
多晶硅还原炉导热油循环冷却试验戴 照 兵(北京有色冶金设计研究总院 100038)分析了多晶硅还原炉内,多晶硅表面与炉内壁之间的传热原理,理论和试验均证明了由水冷却系统改为油冷却系统节电约8%,单耗直接节电2218k W,节约二次能源折合标准煤01106t kg,节水7167t kg。
关键词: 导热油 冷却 节电 节能一、概 述三氯氢硅还原生成多晶硅,是在硅棒表面温度1050～1150℃下进行的。
目前,国内都采用水冷却还原炉炉筒。
还原炉筒冷却水出口温度低(～45℃),因此还原炉炉筒内壁温度也低(小于200℃),产品能耗高,一般每千克多晶硅耗电400～500 k W h,其中90%以上的热量被冷却水带出,而这部分热量不能利用,造成大量能量浪费。
此外,由于硅棒里、外侧温差大,导致多晶硅表观质量不理想,即椭圆度大,直径不均匀,不利于作区熔料。
三氯氢硅还原生成多晶硅的反应温度高(1050～1150℃),所以其表面的热量主要以幅射方式传递。
根据辐射传热原理,要降低硅棒表面的热损失,主要应提高还原炉炉筒内壁温度。
我们于1990年年底完成了导热油循环冷却还原炉试验,并且已用于生产中。
导热油循环冷却系统控制还原炉炉内壁温度约500℃。
试验结果证明,多晶硅还原直接电耗由水冷却的30319k W h kg 降至28111k W h kg,其中90%以上的热量被导热油带出,这部分热量可以充分利用;硅棒表观质量与水冷相比,具有椭圆度小、直径均匀性好的特性。
在还原过程中,所有的工艺及操作条件完全相同的条件下,还原炉采用导热油循环冷却与水冷却相比,多晶硅直接电耗减少2218k W h kg,水耗减少7167t kg,导热油携出的二次热能折合标准煤01106 t kg。
水、电消耗及二次能源折合成本每千克多晶硅节省约50元。
它可节约水、电资源,回收二次能源,降低生产成本。
该项技术已应用到生产和设计中。
二、导热油循环冷却系统简介(一)能量传递分析三氯氢硅还原生成多晶硅是在保持硅棒表面1050～1150℃下进行的,其热量以辐射传热方式传递。
多晶硅还原炉系统余热回收利用
山 东 化 工櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆殰殰殰殰生产与应用 收稿日期：２０１９－０８－１４作者简介：吴燕平（１９８０—），江苏南京人，高级工程师，主要从事化工工艺设计。
多晶硅还原炉系统余热回收利用吴燕平（中国石化集团南京工程有限公司，江苏南京 ２１００００）摘要：高纯的ＳｉＨＣｌ３与Ｈ２在还原炉内１１００℃左右高温下发生化学气相沉积反应，在硅芯上沉积而生成多晶硅，还原炉是多晶硅生产中电耗最高的设备，本文通过利用高温热水对还原炉的夹套、底盘及尾气进行冷却，加热后的热水进行闪蒸，年产６０００ｔ的多晶硅规模，通过热量回收能产生０．３ＭＰａ（ｇ）的低压蒸汽４４．７７ｔ／ｈ。
达到节能降耗的目的，从而降低多晶硅生产的成本，以提高行业的竞争能力。
关键词：多晶硅；还原炉；节能能耗；余热回收利用中图分类号：ＴＱ０５２．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）２１－０１０４－０３ＲｅｃｏｖｅｒｙａｎｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＲｅｓｉｄｕａｌＨｅａｔｉｎＰｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎＣＶＤＲｅａｃｔｏｒＷｕＹａｎｐｉｎｇ（ＳｉｎｏｐｅｃＮａｎｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＩＮＣ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅｒｅａｃｔｓｗｉｔｈｈｙｄｒｏｇｅｎｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｔａｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆａｂｏｕｔ１１００℃ｉｎｔｈｅＣＶＤＲｅａｃｔｏｒｔｏｄｅｐｏｓｉｔｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｏｎｔｈｅｓｉｌｉｃｏｎｃｏｒｅ．ｔｈｅＣＶＤＲｅａｃｔｏｒｉｓｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓｈｏｔｗａｔｅｒｔｏｃｏｏｌｔｈｅｂｅｌｌｊａｃｋｅｔ，ｂａｓｅ－ｐｌａｔｅａｎｄｔａｉｌｇａｓｏｆｔｈｅＣＶＤＲｅａｃｔｏｒ，ｏｕｔｐｕｔｏｆ６０００ｔｏｎｓｏｆｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｐｅｒｙｅａｒ，ａｎｄｆｌａｓｈｃａｎｐｒｏｄｕｃｅ０．３ＭＰａ（ｇ）ｔｈｅｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｓｔｅａｍ４４．７７ｔ／ｈｔｈｒｏｕｇｈｈｅａｔｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｇｏａｌｏｆｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃｏｓｔｏｆｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎ；ＣＶＤｒｅａｃｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｒｅｃｏｖｅｒｙａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｈｅａｔ 近年来随着多晶硅价格的不断下滑，多晶硅行业的竞争不断加剧，导致不少高能耗的企业纷纷停产甚至倒闭。
多晶硅生产系统高温水的利用优化实践
多晶硅生产系统高温水的利用优化实践摘要:由于目前长远稳定发展理念的快速发展，各领域也在逐渐朝着这个理念转变，有关科学运用能源和环保逐渐成为各个国家现阶段发展中重要内容。
由于科技的不断突破，太阳能逐渐成为目前人们重视的新能源，每个国家都在进行新能源的研发项目，在国际政策的影响下，太阳能新能源市场也在不断扩增，各个国家都把太阳能发电事业当作发展中重要内容，身为太阳能的基础原材料多晶硅发展速度也随之加快。
关键词：多晶硅；生产系统;高温水；运用优化1全面解析多晶硅能量系统到中高温水的运用1.1多晶硅能量利用系统对多晶硅进行生产期间，因为其生产的工序存在一定差异性，造成后面对系统能源的需求数量和方法存在一定差异性，其中还原系统身为系统当中能量损耗非常大的系统之一，生产多晶硅原材料在这种系统内因为温度越来越高，导致其载体高温沉积也逐渐增加，最后可以获得最终的成品—多晶硅，其次还可以从发热载体设备当中把电能逐渐转换为多晶硅沉积过程中所需要的大量热能，多余的一些热量就可以从高温水当中逐渐转变为传热媒介，将其热量导出来，导出之后可以又在其他要用到需要热量的有关多晶硅生产工序内，这个阶段可以更好为其他工序提供一定热量和燃料，这是一个具有节约型的工序，并且也能降低在生产多晶硅乘机过程中所需要用到的热量。
在此期间，除了能够为其他生产工序提供一定热量以外，还能从氢化工序以及精馋提纯工序等，把副产品分离开或者提纯等操作，对副产品再次进行使用，将其中所混合的各类戒指。
各个物质的沸点都存在一定差异行，由于在通过沸点的差异性当中开展副产物的分离操作，就要为各个介质的沸点提供一定热量，由此还原工序当中多余的热量就能进一步得到运用。
从这个还原工序当中能够为需要热量的多晶硅沉积提供。
优先随后把多余的热量提供给其他工序，在这些工序当中需要热量的工序，能够对副产品达到分离或者提纯等操作，从这样的操作当中，很大程度上能够满足多晶硅系统热量节省以及循环使用，使系统内部的热量具有平衡性。
还原炉冷却水工艺优化
还原炉冷却水工艺优化张新红【摘要】多晶硅还原生产过程消耗大量的电能,电能在炉内转化为热能,而这些热能大部分被冷却水带走.为了更好的对还原炉冷却水进行余热利用的同时,又避免对生产带来其它方面的影响,可通过对冷却水工艺进行优化调整解决.【期刊名称】《有色金属设计》【年(卷),期】2019(046)001【总页数】3页(P94-96)【关键词】多晶硅还原炉;高温冷却水;闪蒸蒸汽【作者】张新红【作者单位】昆明有色冶金设计研究院股份公司,云南昆明650051【正文语种】中文【中图分类】TQ127.20 引言多晶硅还原生产过程要消耗大量的电能，电能在炉内转化为热能，以维持还原炉内硅棒表面温度1 000℃～1 100℃。
还原炉内传热主要以热辐射为主，根据物体对热能的反射、吸收和透射作用的理论，生产中还原炉因内壁易沉积硅垢(不定型硅和硅油)，导致还原炉内热量漫反射减少，炉内大量的热量被钟罩内壁基盘面吸收。
还原炉设备的主体材质为不锈钢，为了保障生产的安全运行，延长设备使用寿命，及时带走各个部位辐射的热量。
在整个还原炉壳体及底盘外部设有循环冷却水夹套，采用高温循环冷却水进行冷却，以维持壁面温度恒定。
有研究证明，冷却水带走的热量，占还原炉总能耗的72.28%，从节能角度考虑应回收利用这些热能。
炉体的冷却水主要集中在炉筒和基盘，还原炉的炉筒基盘水有两种工艺，工艺一：炉筒水和基盘水串联使用较高的高温冷却水(进水温度～130℃，回水温度～150℃)，冷却水通过空冷加循环水冷却后循环使用；工艺二：炉筒水和基盘水分开冷却，炉筒水为较低的高温冷却水(进水温度～75℃，回水温度～90℃)，经空冷加循环水冷却后循环使用，基盘用中温冷却水(进水温度～50℃，回水温度～60℃)，经循环水冷却后循环使用。
本文通过对以上两种工艺的分析，针对还原冷却水的工艺问题提出优化改进方案。
1 还原炉结构还原炉作为多晶硅生产的主体设备，由筒体和基盘两大主体部分组成，筒体和基盘均采用双层夹腔结构，夹腔内走冷却水。
多晶硅生产系统高温水的利用优化实践
多晶硅生产系统高温水的利用优化实践发布时间：2021-11-10T08:15:06.920Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：杨智东[导读] 在多晶硅生产体系中，根据不同工序的生产特点，对能量需求的方式也各不相同。
其中还原系统是能耗最大的系统，多晶硅在气相沉积还原炉内高温沉积载体上不断沉积获得成品多晶硅，将电能通过发热载体转换为热能，在满足多晶硅沉积的同时副产大量的热量，这部分热量可以通过高温水媒介导出用于其它用热工序使用；新特能源股份有限公司新疆乌鲁木齐市 830000摘要：随着多晶硅生产技术的迅速发展，生产工艺技术日趋成熟，生产稳定性也日趋提高，生产成本的降低主要聚焦在精细化管理和系统能量优化利用上。
各多晶硅生产企业在实际生产过程中，因为建设规模、装备选型、工艺流程、传热媒介的差异，在达到系统能量平衡下，因为副产热量利用方式的不同，余热利用效率有较大差别，因此导致外补热量的参差不齐，这些最终影响了多晶硅的生产成本。
在多晶硅市场竞争日益激烈的形式下，生产成本的高低将决定着多晶硅生产企业未来的命运，因此如何更加有效地降低多晶硅物料消耗、能量消耗，是降低多晶硅生产成本的一种有效途径。
关键词：多晶硅；高温水1 多晶硅能量系统中高温水的利用1.1 多晶硅能量利用系统简述在多晶硅生产体系中，根据不同工序的生产特点，对能量需求的方式也各不相同。
其中还原系统是能耗最大的系统，多晶硅在气相沉积还原炉内高温沉积载体上不断沉积获得成品多晶硅，将电能通过发热载体转换为热能，在满足多晶硅沉积的同时副产大量的热量，这部分热量可以通过高温水媒介导出用于其它用热工序使用；还原尾气干法回收工序、精馏提纯工序以及氢化工序等是实现副产物分离、提纯、再加工回收利用的工序，其中精馏提纯过程需要加热物料，根据不同介质的沸点差异实现最终分离，这将需要大量的热源来实现物料加热，因此还原工序副产的热量将优先满足这些用热工序的用热需求，针对用热品质的差异，还原副产热源能够满足工序优先使用副产热源来供热，针对不能满足用热要求的热源将通过外补热源来实现用热需求，最终实现多晶硅系统的热量平衡。
多晶硅还原炉节能应用工程
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2019.09科学技术创新-27-多晶硅还原炉高温冷却水闪蒸装置的应用探索
张世良蔡永明王代鹏
(云南能投化工有限责任公司，云南昆明650100)
摘要：传统的多晶硅生产中，还原炉高温冷却水主要采用循环水和空冷器进行冷却，消耗大量能耗和电耗。
将还原炉钟罩出来的高温冷却水进行闪蒸降温，闪蒸后的高温水返回还原炉使用，闪蒸出来的低压饱和蒸汽并入蒸汽管网供系统使用，有效提高了热能的回收利用率。
关键词：多晶硅;还原炉高温冷却水；闪蒸罐;余热利用
中图分类号:TQ127文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)09-0027-02
随着多晶硅产能过剩，多晶硅市场竞争激烈,提质降本增效是多晶硅生产企业谋求生存和发展的主要途径。
国内90%以上多晶硅生产企业采用改良西门子法工艺，在生产过程中需要消耗大量的电、蒸汽等能源，同时也产生大量的热源。
在多晶硅行业，大部分生产企业多采用钟罩式还原炉，并采用高温冷却水或导热油将还原炉运行过程中产生的余热带走，为保证高温冷却水的循环利用，采用循环水或空冷器转移高温冷却进行冷却，热量没有进行回收形成严重的浪费，同时也增加了多晶硅的生产成本。
目前,还原炉高温冷却水热能回收利用的方式主要有两种，一是对还原炉高温冷却水进行减压闪蒸，副产低压饱和蒸汽供精憎系统使用，二是作为冷冻站系统的热源。
由于还原炉高温水流量较大，采用减压副产蒸汽经济效益较好，因此考虑将还原炉高温水进行减压闪蒸回收余热。
1还原炉高温冷却水系统循环利用存在的问题
多晶硅生产过程中的能耗主要是电能，电能又转换热能，而绝大部分热量是被高温冷却水带走的。
传统的余热处理方法有两种，一是用导热油将产生的热能带走，换热后的热导油经过循环水冷却后返回还原炉使用.二是将高温水通入还原炉进行换热,换热后的高温水经过循环水或空冷器冷却后再返回系统使用。
上述两种方法都没有充分利用还原炉运行中产生的热能,只是通过循环水或空冷器对还原炉高温冷却水带出的热量进行冷却，造成热能的浪费，同时消耗大量的循环水冷量和空冷器电机电耗,增加了多晶硅的生产成本。
2还原炉高温冷却水闪蒸装置开发
为了降低生产成本，提高多晶硅生产过程中的余热利用率,结合生产实际对还原炉高温水冷却系统进行改造，以实现还原炉高温水闪蒸的开发和利用。
2.1还原炉高温水闪蒸罐原理及结构组成
物质的沸点随压力变化，压力越低沸点越低，高温高压的饱和水进入闪蒸罐后，经过减压使水的沸点降低,水在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离，产生的低压饱和蒸汽并入蒸汽管网供精憎系统使用.同时降低还原炉高温冷却水温度，返回还原炉循环使用，从而实现热量的回收。
由于在原来的高温水冷却系统中新增一套闪蒸设备投资较大，不利于降本增效，因此考虑将还原炉热水槽改造成高温水循环及闪蒸一体罐,实现在炉体水降温的同时副产低压蒸汽的功能。
该闪蒸罐主体结构包括罐体、液体分布管、高温水进口、冷却水出口、闪蒸蒸汽出口、内置加热器及安全附(转下页)
探测实例通过瞬变电磁常规处理结果与拟地震反演成像结果的对比，验证了该方法对小规模低阻异常的探测效果，表明瞬变电磁虚拟波场成像方法在矿井瞬变电磁资料精细解释中有较大优势。
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-28-科学技术创新2019.09
1、高温水进口
2、液体分布管
3、耀体
4、闪蒸蒸汽.出口
5、安全阀
6、压力表
7、温度计
8、脱盐水进口9、内置加热器10、支撐板11、高温水出口12、人孔13、液位计
图1闪蒸罐
件等。
罐体内限定出闪蒸空间,用于对高温水进行闪蒸冷却，高温水进口设置在罐体中部与液体分布管相连，还原炉高温水回水与精僧系统冷凝液通过罐体上高温水进口进入罐内进行闪蒸,冷却水出口设置在罐体底部，与高温水泵相连，通过泵输送至还原炉，闪蒸蒸汽出口设置在罐体顶部，与低压蒸汽总管相连,作为系统的补充蒸汽，内置加热器设置在罐体中下部，第一次开车时用低压蒸汽给罐内的水进行加热。
设备简图如图1所ZJ'i o
2.2还原炉高温水闪蒸罐操作流程
高温闪蒸用水主要来源于还原炉炉筒冷却水，还原炉上水设计温度133七，回水设计温度153T,通过闪蒸生成0.2MPa(A)的蒸汽送往精憎系统使用。
来自还原炉的153T炉筒冷却水以及从精僧装置蒸汽冷凝液回收系统送来的蒸汽冷凝液分别汇入闪蒸罐的进液总管，流入进液总管的高温水经设置于罐内6根液体分布管进入闪蒸罐内，通过控制闪蒸罐压力，高温水在减压至0.21MPa(A)的过程中闪蒸生成该压力下的饱和蒸汽，同时水温降至133P。
闪蒸蒸汽从罐顶部送出，与1.2MPa(A)蒸汽管网减压送来的补充蒸汽混合后，送往精憎系统再沸器使用。
出闪蒸罐底部的133七热水经泵增压后,返回至还原炉使用。
2.3自动控制及相关参数
为保证高温闪蒸罐稳定运行，避免出现压力波动及还原炉高温水汽化，还原炉高温水回水压力控制为0.4-0.45MPa(A),温度控制小于148七，当温度高于150t时,通过提高高温水流量进行控制。
闪蒸罐压力控制0.21MPa(A),通过闪蒸蒸汽出口管上设置的放空阀进行连锁控制，闪蒸罐液位控制为30%-50%,主要通过精憎系统冷凝液返回及脱盐水补充控制，通过压力、温度、液位的连锁控制,实现了该装置的自动控制。
3经济效益分析
随着还原炉运行数量和多晶硅产品产量的增加，闪蒸蒸汽量稳步上升,能稳定输送蒸汽供精憎系统使用。
根据现场跟踪统计，当还原炉在线负荷为75%时，闪蒸罐产生蒸汽量稳定在30-35t/h,在该装置投用的60天中,共生产多晶硅141.98吨，并副产蒸汽11535.51吨，按云南当地蒸汽价格200元每吨计算,节约成本230.71万元，每吨多晶硅生产成本下降了16250元, 提升了产品的市场竞争力。
结束语
采用闪蒸罐对还原炉高温水进行闪蒸冷却并副产低压蒸汽，能够充分利用多晶硅生产中产生的大量热能，通过对热量的回收利用,降低了多晶硅的生产成本，同时也减少了原煤的燃烧量和原煤燃烧产生的废气排放量，降低环保风险和环保压力,具有良好的经济和社会效益。
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压力容器⑸.。