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 循环水旁滤器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。
参考文献
[1]姜志海，岳建华，刘志新.矿井瞬变电磁法在老窑水超前W•测中的应用[J].工程地球物理学报,2007,4⑷：291-293.
[2]范涛，赵兆，吴海等.矿井瞬变电磁多匝回线电感影响消除及曲线偏移研究[J].煤炭学报,2014,39(5):932-940.
[3]范涛，程建远，王保利，等.应用瞬变电磁虚拟波场成像方法检测井下煤层气水力压裂效果的试验研
究[J].煤炭学报.2016.41(7)：1762-176&
[4]陈本池，周凤桐，李金铭.瞬变电磁场的波场变换研究.物探与化探,1999,23(3):195-201.
【5]戚志鹏，李辭，吴琼，等.从瞬变电磁扩散场到拟地震波场的全时域反变换算法.地球物理学报,2013,56(10):3581-3595.
⑹薛国强，李絲，戚志鹏，范涛.周楠楠.瞬变电磁拟地震子波宽度压缩研究[J].地球物理学报,20II,54(5)：1384-1390.
[7]
Tarantola A.Inversion of seismic reflection data in the acoustic ap-proximation.Geophysics,1984,49(8):1259-1266.[8]张军.李猱，赵莹，等.瞬变电磁虚拟波场高分辨成像技术研究[J].地球物理学进展,2011,26(3):1077-1084.
-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闪蒸罐五方通话系统>压电陶瓷超声换能器
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。
油底壳垫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。
参考文献
[1]陈宏伟，许晟.一种多晶硅还原炉水系统热能回收系统及工艺：中国，CN103449443A[P].2013-12-18.
[2]曾亚龙，易忠海，陆大军，等.高温水循环及闪蒸一体罐以及用于生产多晶硅的系统：中国，CN203440094U[P].2014-02-19.
⑶尹玉晶，周万礼.多晶硅还原炉冷却水再利用技术[J].云南化X.2014(2):53-55.
染料助剂[4]GB150-2011.
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