[发明专利]钟罩式四氯化硅加热炉

说明书

技术领域

本发明涉及气体加热领域，特别涉及一种用于加热氢气或者四氯化硅的钟罩式加热炉。

背景技术

随着世界能源危机的日益加剧和环境保护的要求越来越严，世界各国都努力发展可再生能源和清洁能源，其中太阳能是应用前景最广阔的新能源，其原材料多晶硅目前广泛采用的是改良西门子法生产工艺，但该工艺会产生大量副产物四氯化硅，如得不到有效的综合处理和应用，会对环境造成严重污染。在现行的几种四氯化硅处理工艺中，冷氢化技术能耗低、单台装置处理能力大，投资少，成本低的特点决定了它将逐步成为主要应用方向。

四氯化硅冷氢化技术，是将四氯化硅、氢气、冶金级硅粉一同在流化床反应器中反应，反应温度为400~600℃，由于反应温度较高，需加热的介质又为易燃易爆高度危害的氢气和四氯化硅，所以加热方式及设备是整个工艺流程的关键，不仅要保证把反应气体加热到规定的温度，减少氯硅烷气体在加热过程中的结垢产生的影响，而且还需要满足防爆要求。

当前冷氢化技术的加热方式都采用电加热器进行加热，原理为初始温度的工艺介质通过管道进入电加热器壳体内部，带走集束式管状电热元件表面散发出的大量热量，在电加热器出口得到满足工艺温度要求的工艺介质，该加热方式存在气体加热不均匀，容易结垢，容易局部过热，使用寿命不长等缺陷，会造成生产周期不稳定、不可控，这些问题一直困扰着冷氢化技术的大规模推广。

本专利申请钟罩式四氯化硅加热炉采用电阻加热带通过辐射热及对流传热，对炉内盘管进行加热，传导给盘管内的工艺介质，从而达到需要的出口温度，采用这种加热方式可以达到加热均匀，安全防爆，降低能耗，使用寿命长等目的。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种加热均匀、安全防爆、能耗低、使用寿命长的钟罩式四氯化硅加热炉。

为了实现以上目的，本发明公开了一种钟罩式四氯化硅加热炉，包括钟罩式炉壳，所述钟罩式炉壳上安装有防爆型测温装置与绝缘炉衬支架，所述绝缘炉衬支架上设置有电阻加热带，所述电阻加热带通过接线柱与炉外的防爆接线盒及控制柜连接，通过防爆型测温装置将温度信号传输给控制柜，通过控制柜根据炉内温度变化对电阻加热带进行通电控制；炉内包括换热盘管，所述换热盘管通过盘管支撑固定于炉内；所述钟罩炉顶部设置盘管进口与盘管出口，工艺介质从盘管进口进入，在炉内被加热后，从盘管出口送出。

作为本发明的一种优选方案，所述钟罩式炉壳内壁设置有炉膛保温层，所述绝缘炉衬支架穿过炉膛保温层。炉膛保温层阻止热量散发，节约能耗。

作为本发明的一种优选方案，所述换热盘管为螺旋型。

作为本发明的一种优选方案，所述钟罩炉底部开有氮气进口，炉体顶部开有氮气出口。炉腔内通入氮气进行保护，氮气从底部氮气进口通入，从顶部氮气出口放空，这样即使盘管内工艺介质有泄漏，也不会造成立刻燃烧或者爆炸。

作为本发明的一种优选方案，所述换热盘管内侧设有导风筒，炉内下方设有导流座，所述换热盘管通过盘管支撑固定于导流座上。

作为本发明的一种优选方案，所述钟罩炉顶部设有防爆循环风机，所述防爆循环风机外部安装有循环风机罩，循环风机罩内通入氮气进行防爆保护。

为了改善传热效果，加热时开启循环风机，通过导风筒及底部导流座使炉内氮气从上到下进行循环，使炉内温度更加均匀。

作为本发明的一种优选方案，所述钟罩炉顶部设有防爆口，当炉内压力过大时，防爆口的顶盖就会被托起泄压，这样使炉子具有一定的防爆功能。

作为本发明的一种优选方案，所述钟罩炉采用串联的方式连接，实现对气体梯级加热。

本发明的原理，钟罩式四氯化硅加热炉的电阻加热带通电发热后，通过辐射和氮气对流传热，加热螺旋换热盘管，工艺介质在炉内螺旋换热盘管内被加热，当炉内温度低于设定温度时，电阻加热带就会通电发热，直到炉内温度达到设定温度以上时，就断电停止发热。

本发明在炉顶与炉底分别开有氮气出口、氮气进口，工艺介质从盘管进口进入，在炉内被加热后，从盘管出口送出，炉腔内通入氮气进行保护，这样即使盘管内工艺介质有泄漏，也不会造成立刻燃烧或者爆炸。

本发明设置了防爆循环风机、循环风机罩、导风筒、底部导流座，使得传热效果得到有效的改善，使炉内的稳定更均匀稳定。钟罩炉顶部的防爆口的设计，使炉子具有一定的防爆能力。

为了工艺介质被加热后达到反应所需温度，并提高加热炉使用寿命，可采用多台钟罩式四氯化硅加热炉串联的方式，实现对气体梯级加热。