【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及能源的高效利用，具體涉及多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在傳統(tǒng)多晶硅行業(yè)中，深冷冷媒通常采用氟利昂作為制冷劑，制冷方式采用螺桿壓縮機(jī)加壓的方式，這在多晶硅行業(yè)已經(jīng)普遍存在且沿用多年。使用螺桿壓縮機(jī)對氟利昂氣相壓縮機(jī)制冷的模式雖然使用廣泛，但目前仍然有許多問題亟需解決，如：
2、1、螺桿壓縮機(jī)的穩(wěn)定性很難保證，時常出現(xiàn)進(jìn)口帶液或者轉(zhuǎn)子、繞組高溫報警跳停等等，還有其后系統(tǒng)的蒸發(fā)冷、經(jīng)濟(jì)器儲罐設(shè)備種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資成本高，易損件也較多；
3、2、使用壓縮機(jī)、蒸發(fā)冷等設(shè)備，長期運行的電耗非常高，以一臺3000kw的-10℃冰機(jī)為例，其電機(jī)工序基本在900kw左右，外加蒸發(fā)冷量的消耗，實際運行時的cop值一般不到3，一臺冰機(jī)一年的耗電的費用就可高達(dá)400多萬。
4、隨著多晶硅產(chǎn)能的不斷提升，配套冰機(jī)數(shù)量越來越多，一個20萬噸的多晶硅生產(chǎn)廠光冰機(jī)年電耗的費用可達(dá)上億元。
5、基于上述原因，本行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員仍在不斷地探索，試圖尋找結(jié)構(gòu)更簡單、運行成本更低的熱量交換設(shè)備，和/或?qū)ふ腋线m的冷媒以替代或部分替代冰機(jī)作業(yè)，為多系統(tǒng)供冷，以降低原制冰機(jī)的負(fù)荷，降低生產(chǎn)成本。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的專利技術(shù)者通過相關(guān)資料調(diào)研發(fā)現(xiàn)：氨可以在零下幾十度進(jìn)行揮發(fā)，且熱焓值較高，可以吸收大量的熱量，從而達(dá)到制冷的目的。因此，本方案中考慮將氨作為冷劑，實現(xiàn)冷熱量的吸收揮發(fā)，從而為系統(tǒng)提供冷量。而對于溶劑，本方
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，包括下述步驟：
4、s1、對常溫或低溫、常壓或低壓狀態(tài)的氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行升溫、加壓，使氨復(fù)合冷媒中的氨汽化，余下的溶劑呈液態(tài)；
5、s2、保持步驟s1中的高壓狀態(tài)，將氣態(tài)氨冷凝成液態(tài)氨，即得深冷冷媒液氨，供用戶端使用；
6、s3、步驟s2中的深冷冷媒液氨經(jīng)用戶端進(jìn)行換熱后，得到常溫或低溫、常壓或低壓的氣態(tài)氨，氣態(tài)氨送至盛有溶劑的儲罐，氣態(tài)氨經(jīng)吸收后得到氨-溶劑復(fù)合冷媒，供下一次循環(huán)利用。
7、進(jìn)一步的，所述溶劑為n,n-二乙基苯胺溶液。
8、進(jìn)一步的，步驟s1中，采用多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的富余蒸汽對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加熱。
9、進(jìn)一步的，步驟s1中，對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加壓時，壓力控制為1.5mpa。
10、進(jìn)一步的，步驟s2中，采用33℃冷卻水將氣態(tài)氨冷凝成液態(tài)氨，得到液氨深冷冷媒。
11、一種如前述方法用的循環(huán)系統(tǒng)，包括用于存放氨-溶劑復(fù)合冷媒的儲罐ⅰ，儲罐ⅰ依次連接冷卻裝置和儲罐ⅱ，儲罐ⅱ用于暫存液氨深冷冷媒，儲罐ⅱ通過管線ⅰ連接用戶端換熱器的介質(zhì)入口，用戶端換熱器的介質(zhì)出口通過管線ⅱ連接盛有溶劑的吸收裝置，吸收裝置的出口通過管線ⅲ連接儲罐ⅰ，所述儲罐ⅰ的外側(cè)設(shè)有通有蒸汽的夾套或加熱管，或儲罐ⅰ的內(nèi)側(cè)設(shè)有通有蒸汽的加熱管。
12、進(jìn)一步的，冷卻裝置為通有33℃冷卻水介質(zhì)的管殼式換熱器；所述儲罐ⅰ上設(shè)有液氨補(bǔ)給管線和溶劑補(bǔ)充管線。
13、進(jìn)一步的，所述加熱管為盤管或列管。
14、進(jìn)一步的，所述儲罐ⅱ的外部涂有隔熱層，隔熱層的外部設(shè)有保溫套。
15、進(jìn)一步的，所述儲罐ⅰ與冷卻裝置之間設(shè)有壓縮機(jī)。
16、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：
17、一、本專利技術(shù)中，提出一種氨-溶劑復(fù)合冷媒，在常溫狀態(tài)下氨-溶劑復(fù)合冷媒呈液態(tài)，在一定溫度條件、壓力條件下氨又會自動揮發(fā)出來。在實際應(yīng)用過程中，可設(shè)計使用廠區(qū)內(nèi)的余熱對氨-溶劑復(fù)合冷媒溶液進(jìn)行加熱，在一定高壓下?lián)]發(fā)出氣態(tài)氨，在此壓力下再通過冷凝器將氣態(tài)氨冷卻為液相，再將富含冷量的液態(tài)氨供給至用戶側(cè)。減壓后的氨吸收用戶側(cè)的熱量揮發(fā)成氣相，再將氣相氨利用前述溶劑進(jìn)行吸收，與溶劑混合后形成氨-溶劑復(fù)合冷媒并呈液態(tài)，再通過泵將其送至高壓側(cè)，如此循環(huán)，可以實現(xiàn)氨的制冷效果。整個方法操作便捷，涉及的步驟較少，容易控制。
18、二、本專利技術(shù)中，液氨和溶解性鹽組成了氨-溶劑復(fù)合冷媒，這種溶液能夠在蒸汽熱量輸入的工況下分離，又通過循環(huán)水冷卻，在低壓條件下蒸發(fā)吸熱，這樣的循環(huán)工況下對系統(tǒng)進(jìn)行制冷，而該工藝的源動力是多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的富余蒸汽。對于多晶硅生產(chǎn)企業(yè)來說，制冷成本很低就可以獲得深冷冷媒，顯著降低傳統(tǒng)-10℃、-40℃冰機(jī)負(fù)荷和電耗，隨著制造業(yè)電價成本的上漲，降低動力電單耗也是企業(yè)生存的關(guān)鍵因素。且該方法可以消耗一部分多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的富余蒸汽，也可以降低處理富余蒸汽的工藝環(huán)節(jié)及處理成本。
19、三、本專利技術(shù)中，溶劑優(yōu)選n,n-二乙基苯胺溶液，常溫常壓條件下，氨易溶于n,n-二乙基苯胺溶液。氨溶于n,n-二乙基苯胺溶液的混合溶液在升溫100℃及以上后氨容易揮發(fā)，且具有在常溫至130℃區(qū)間范圍內(nèi)又不容易汽化的特點，適合用于制備液氨深冷冷媒。
20、四、本專利技術(shù)中，對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加壓時，壓力控制為1.5mpa，并采用33℃冷卻水將氣態(tài)氨冷凝成液態(tài)氨，可以制得常溫下的液氨深冷冷媒，高壓狀態(tài)下的液氨深冷冷媒送至用戶端釋壓、吸熱后迅速汽化并轉(zhuǎn)化成-15℃深冷冷媒，可以替代傳統(tǒng)氟利昂制冰劑，為系統(tǒng)供冷，以降低原冰機(jī)的負(fù)荷，降低生產(chǎn)成本。
21、五、本專利技術(shù)中，該方法所涉及的循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，主要涉及一個儲罐ⅰ、一臺冷卻裝置、一個儲罐ⅱ、一臺吸收裝置和一臺增壓泵，用電量極少，用電成本非常低。設(shè)備較少，設(shè)備的采購成本也非常低，換熱器組成的系統(tǒng)跳停的風(fēng)險也明顯降低，保證安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的同時，顯著降低設(shè)備運行費用。
22、六、在多晶硅生產(chǎn)中，系統(tǒng)深冷冷媒（-10℃、-40℃、-70℃）一般采用氟利昂、二氯甲烷介質(zhì)對系統(tǒng)供冷，本專利技術(shù)中率先提出使用-15℃液氨對系統(tǒng)進(jìn)行供冷，也可采用液氨蒸發(fā)冷凝氟利昂，間接供冷的形式，前者在于液氨直接供冷，適用于新項目設(shè)計初期；對于已經(jīng)投入運行的現(xiàn)有系統(tǒng)，可以使用液氨對氟利昂冷卻，采用間接供冷的模式，這樣不需要更換原換熱器，節(jié)省設(shè)備投資。
23、七、本專利技術(shù)中，循環(huán)系統(tǒng)中的加熱管為通蒸汽的結(jié)構(gòu)，加熱管可以涉及成盤管或列管，內(nèi)置于儲罐ⅰ中，或緊貼儲罐ⅰ外壁，保證設(shè)備的熱交換效率。
24、八、本專利技術(shù)中，儲罐ⅱ的外部涂有隔熱層，隔熱層的外部設(shè)有保溫套，避免冷量的流失。
25、九、本專利技術(shù)中，儲罐ⅰ上設(shè)有液氨補(bǔ)給管線和溶劑補(bǔ)充管線，循環(huán)系統(tǒng)可通過設(shè)置的液氨補(bǔ)給管線和溶劑補(bǔ)充管線補(bǔ)充液氨和溶劑。儲罐ⅰ與冷卻裝置之間設(shè)有壓縮機(jī)，是進(jìn)一步確保壓力控制為1.5mpa。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：所述溶劑為N,N-二乙基苯胺溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：步驟S1中，采用多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的富余蒸汽對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：步驟S1中，對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加壓時，壓力控制為1.5MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：步驟S2中，采用33℃冷卻水將氣態(tài)氨冷凝成液態(tài)氨，得到液氨深冷冷媒。
6.一種如權(quán)利要求1所述方法用的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：包括用于存放氨-溶劑復(fù)合冷媒的儲罐Ⅰ（1），儲罐Ⅰ（1）依次連接冷卻裝置（3）和儲罐Ⅱ（4），儲罐Ⅱ（4）用于暫存液氨深冷冷媒，儲罐Ⅱ（4）通過管線Ⅰ（5）連接用戶端換熱器（6）的介質(zhì)入口（6.1），用戶端換熱器（6）的介質(zhì)出口（6.2）
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：冷卻裝置（3）為通有33℃冷卻水介質(zhì)的管殼式換熱器；所述儲罐Ⅰ（1）上設(shè)有液氨補(bǔ)給管線（13）和溶劑補(bǔ)充管線（14）。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述加熱管（12）為盤管或列管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述儲罐Ⅱ（4）的外部涂有隔熱層（15），隔熱層（15）的外部設(shè)有保溫套（16）。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述儲罐Ⅰ（1）與冷卻裝置（3）之間設(shè)有壓縮機(jī)（2）。
...【技術(shù)特征摘要】
1.多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：所述溶劑為n,n-二乙基苯胺溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：步驟s1中，采用多晶硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的富余蒸汽對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：步驟s1中，對氨-溶劑復(fù)合冷媒進(jìn)行加壓時，壓力控制為1.5mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅生產(chǎn)中利用復(fù)合冷媒制備深冷冷媒的方法，其特征在于：步驟s2中，采用33℃冷卻水將氣態(tài)氨冷凝成液態(tài)氨，得到液氨深冷冷媒。
6.一種如權(quán)利要求1所述方法用的循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：包括用于存放氨-溶劑復(fù)合冷媒的儲罐ⅰ（1），儲罐ⅰ（1）依次連接冷卻裝置（3）和儲罐ⅱ（4），儲罐ⅱ（4）用于暫存液氨深冷冷媒，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張芥銘，向春林，彭長春，余運偉，蒲勇，汪軍，郭敏，彭遠(yuǎn)強(qiáng)，藍(lán)波，向天奇，游啟滔，母亞平，龍泉，
申請(專利權(quán))人：四川永祥新能源有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。