多晶硅还原热能利用技术

（专有技术号：ZYJS2008-032S）

华陆工程科技有限责任公司

　　一、基本原理
　　多晶硅还原热能利用技术是我公司自行开发的技术。其基本原理为：
　　以加压低温脱盐水为介质，移走热量形成高温水；高温水在一定压力下闪蒸蒸汽，水温降低，重新进入冷却系统。如此循环，达到热能利用的目的。
　　二、工艺过程
　　多晶硅是重要的工业生产要素，是最主要的半导体原料。多晶硅的生产目前国际上普遍采用改良西门子法。多晶硅还原是改良西门子法的一个重要生产环节，将对多晶硅生产的质量和成本产生重要影响。
　　对于国际上普遍采用的不锈钢钟罩式还原炉，本工艺炉体的冷却采用脱盐水冷却的形式。通过脱盐水闪蒸蒸汽，形成热能的综合利用，从而降低整个多晶硅生产装置的综合能耗，降低多晶硅的生产成本。
　　还原炉正常工作时，在多晶硅沉积过程中，为了保持还原炉内壁的温度，需要向还原炉夹套内通脱盐水，移走热量。在多晶硅沉积初期，控制进还原炉夹套冷却水的流量，稳定进出水温差在20℃左右，此部分热脱盐水进入1＃闪蒸槽，闪蒸0.2 MPaG的饱和蒸汽；随着多晶硅的沉积，硅棒的直径增大，冷却水的流量已不能满足进出水温差20℃要求，此时改变进出口的温差为40℃，此部分热水进入2＃闪蒸槽，闪蒸0.4 MPaG的饱和蒸汽；同时2＃闪蒸槽闪蒸完0.4 MPaG的饱和蒸汽后剩余的热脱盐水再一次进入1＃闪蒸槽，二次闪蒸0.2 MPaG的饱和蒸汽。
　　此两部分饱和蒸汽去多晶硅装置的其他单元作为加热源。同时，利用后的冷凝液又返回闪蒸槽，补充脱盐水的损失。
　　三、技术特点：
　　1、多晶硅还原炉炉体冷却采用水冷形式；低温水进夹套，高温水出夹套，通过闪蒸0.4MpaG 、0.2MpaG的饱和蒸汽，使水温降低，再进入还原炉夹套，达到热能的最大限度利用；而且方便清洁，不会对还原生产车间100000级洁净区造成影响。
　　2、副产的两种规格蒸汽分别供给三氯氢硅精馏提纯装置，用于脱高塔和脱低塔的再沸器以及溴化锂制冷机组的加热介质。
　　3、采用水冷却，水的流动性好，夹套和内壁间的传热系数大，热量容易导出。炉内壁温度不会过高，副产物氯化氢腐蚀较小。
　　四、技术水平
　　该技术达到国内领先水平。
　　五、能源消耗、节能减排状况
　　副产的两种规格蒸汽可以供给三氯氢硅精馏提纯装置，用于脱高塔和脱低塔的再沸器的加热以及溴化锂制冷机组，以减少全厂的蒸汽消耗。同时，因为通过蒸汽移走热量，相对完全的利用循环水冷却，能节约大量的循环水。
　　六、技术应用条件
　　多晶硅的生产采用改良西门子法；多晶硅沉积采用不锈钢钟罩式还原炉。
　　七、应用实例
　　1、已投产项目：江苏中能光伏科技有限责任公司。
　　2、在建项目：
　　江西赛维LDK太阳能科技有限公司；
　　 江西景德半导体新材料有限公司。
　　八、经济效益
　　在多晶硅生产流程中采用多晶硅还原热能利用技术，可以充分利用热能，降低生产能耗，降低设备腐蚀速度并有利于维持洁净区洁净度。
　　年产1500吨/年多晶硅还原装置能副产约28吨/小时工业蒸汽，同时节约工业循环水约2500吨/小时（平均120～140kg工业蒸汽/kg Si）。