專利名稱：多晶硅行業(yè)廢氣液焚燒處理后回收二氧化硅的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅領(lǐng)域，尤其是一種多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后干法回收二氧化硅的裝置及方法。
背景技術(shù)：
高純多晶硅是當(dāng)今發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)原材料。是跨化工、 冶金、機(jī)械、電子等多學(xué)科、多領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前，隨著全球微電子產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是受光伏產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁拉動(dòng)，多晶硅市場(chǎng)國(guó)內(nèi)一直供不應(yīng)求。為此，近年來國(guó)內(nèi)形成多晶硅熱，許多大的多晶硅項(xiàng)目已經(jīng)上馬或即將上馬。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)正在建設(shè)或即將建設(shè)的多晶硅企業(yè)有60家以上，產(chǎn)能達(dá)到10噸、從2005年國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)量不足百噸到2010年國(guó)內(nèi)多晶產(chǎn)量將達(dá)到3. 5 萬(wàn)噸左右，可以說發(fā)展是飛速的。

隨著國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，規(guī)模、產(chǎn)量的不斷擴(kuò)大，隨之而來的多晶硅生產(chǎn)過程中排出的廢氣、廢液和副產(chǎn)物的安全和環(huán)保問題日益突出。由于國(guó)內(nèi)尚未完全掌握多晶硅生產(chǎn)的核心技術(shù)，消耗指標(biāo)普遍比國(guó)外高，以每生產(chǎn)Ikg多晶硅消耗液氯為例。國(guó)外 0. 4^0. 6kg，國(guó)內(nèi)消耗2kg或更高，加重了廢氣、廢液的處理量和難度，更凸顯出污染物綜合治理的重要性。在多晶硅生產(chǎn)中，廢氣、廢液的主要成分是三氯氫硅、四氯化硅和二氯二氫硅等氯硅烷。還有少量金屬雜質(zhì)氯化物及氫、氮?dú)猓@些未經(jīng)處理的氯硅烷是具有強(qiáng)腐蝕性的有毒有害液體或氣體，對(duì)安全和環(huán)境危害很大。因此，氯硅烷廢氣廢液的安全、有效、穩(wěn)定的處理工藝已成為整個(gè)多晶硅產(chǎn)業(yè)鏈中急需解決的瓶頸之一。目前國(guó)內(nèi)多晶硅行業(yè)對(duì)氯硅烷廢氣、廢液的處理工藝通常采用如下幾種方法 (1)、水解堿吸收法水解、堿吸收法是將多晶硅生程中各工序排放的氯硅烷廢氣、廢
液，全部分別用管道送入廢氣淋洗塔，用10%Na0H溶液連續(xù)洗滌，出塔底的淋洗液，經(jīng)過濾后，渣外運(yùn)填埋，過濾液用泵送入廢水處理工序繼續(xù)處理，余氣經(jīng)煙 達(dá)標(biāo)排放。水解堿吸收法雖然能夠處理多晶硅生產(chǎn)過程中的廢氣和廢液，可以將有毒的氯硅烷轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，但同時(shí)也產(chǎn)生了大量的廢水、廢渣，尤其是堿消耗量大，水解池易結(jié)渣導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行，對(duì)環(huán)境污染較大。(2)、用常規(guī)的石灰乳Ca(OH)2中和沉淀法由于氯化鈣在水中的溶解度高，氯離子仍存在于水中，處理后水是含鹽水，這種含鹽水是不能排放的，導(dǎo)致處理效果不好。由于投加石灰的量大，現(xiàn)場(chǎng)需要很大的占地面積堆放石灰和溶解石灰，使得廢氣、 廢液處理需占據(jù)更大場(chǎng)地，且現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境很差。(3)、用中和沉淀加反滲透法雖然效果不錯(cuò)，但最后濃縮產(chǎn)生的廢水中氯離子濃度更高，更難于處理達(dá)標(biāo)。(4)、中和沉淀加蒸發(fā)結(jié)晶法方法雖然好，但處理量大、投資、運(yùn)行成本費(fèi)太高、能耗也高，一般項(xiàng)目難以承擔(dān)，而且氯以渣的形態(tài)被排放沒有回收。
(5)、焚燒濕式處理法與上述諸法相比，該法引進(jìn)了燃燒技術(shù)，在焚燒爐中將有毒難處理的氯硅烷(SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2)經(jīng)高溫水解生成Si02、HCI、C02、H20和少量Cl2的高溫?zé)煔?。然后用水進(jìn)行急冷降溫，文丘里洗滌、濕式靜電沉淀等處理后，渣同酸性廢液還要再分別處理達(dá)標(biāo)排放。雖然焚燒濕法處理技術(shù)與傳統(tǒng)的水解堿吸收技術(shù)相比具有優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外有采用，但是也存在嚴(yán)重的缺陷它沒有對(duì)物料和余熱的回收功能，造成資源的白白浪費(fèi)。例如，氯硅烷經(jīng)過焚燒后的煙氣，含有較高濃度的氯化氫(HCl )、二氧化硅(SiO2),和熱能，完全可回收利用，粒徑在微米、亞微米級(jí)別，氣相二氧化硅(白炭黑)以其優(yōu)越的補(bǔ)強(qiáng)、增稠、觸變、吸附等性能而廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、油墨油漆、電子、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)效益很高；氯化氫(HCl)易溶于水，完全可以利用水吸收法回收利用。熱能可轉(zhuǎn)變成蒸汽供多晶硅生產(chǎn)使用。上述這些情況，是國(guó)內(nèi)多晶硅行業(yè)中綜合處理含氯硅烷廢氣、廢液的現(xiàn)狀，它嚴(yán)重束縛了這個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種利用金屬濾芯過濾器干法回收氣相二氧化硅、回收熱能、避免破壞環(huán)境的多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后回收二氧化硅的裝置及方法。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后回收二氧化硅的裝置為
將煙氣輸送管與兩臺(tái)并聯(lián)連接的金屬濾芯式過濾器的煙氣入口端相接，金屬濾芯式過濾器的粉體出口端安裝有卸料閥，卸料閥通過管道接負(fù)壓輸送管道的中段，負(fù)壓輸送管道的進(jìn)口端設(shè)有進(jìn)風(fēng)過濾器，負(fù)壓輸送管道的出口端與粉體收集器的粉體入口端相接，粉體收集器的粉體出口端與脫氣器的入口端相接，脫氣器的出口端與密封包裝機(jī)的入口端相接，在粉體收集器上連接有羅茨風(fēng)機(jī)；將反吹氣體儲(chǔ)氣包的出口端通過管道與兩臺(tái)并聯(lián)連接的金屬濾芯式過濾器的反吹氣體入口端相接，反吹氣體儲(chǔ)氣包外裝有儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)； 所述的金屬濾芯式過濾器內(nèi)通過隔板將其內(nèi)部空間分成上下兩個(gè)獨(dú)立的腔室，在隔板上安裝高溫氣體過濾濾芯，在隔板上方的金屬濾芯式過濾器上連接有煙氣外排管道，在煙氣外排管道上設(shè)有煙氣出口控制閥門，煙氣外排管道伸入水池內(nèi)；在隔板下方的金屬濾芯式過濾器外安裝有過濾器伴熱系統(tǒng)，在金屬濾芯式過濾器上安裝有差壓變送器，差壓變送器的兩個(gè)感應(yīng)頭分別位于隔板上下方的空間內(nèi)； 所述的高溫氣體過濾濾芯為金屬燒結(jié)纖維氈濾芯、金屬粉末燒結(jié)濾芯或者陶瓷濾芯。 所述的高溫氣體過濾濾芯 采用倒圓錐結(jié)構(gòu)。在隔板下方的金屬濾芯式過濾器上安裝有安全氣體置換管道，在安全氣體置換管道上安裝有安全氣體置換閥門；在隔板上方的金屬濾芯式過濾器上安裝有排氣閥，排氣閥通過管道接入廢氣排放管道，反吹氣體儲(chǔ)氣包的廢氣出口并聯(lián)接入廢氣排放管道。利用上述裝置在多晶硅行業(yè)的廢氣、廢液焚燒處理后回收二氧化硅的方法包括如下步驟打開煙氣輸送管上的煙氣入口控制閥門，使得高溫?zé)煔膺M(jìn)入金屬濾芯式過濾器內(nèi)， 如果進(jìn)入金屬濾芯式過濾器的煙氣溫度低于160°C，則啟動(dòng)過濾器伴熱系統(tǒng)，使得煙氣被加熱至16(T250°C，粉料被高溫氣體過濾濾芯阻擋，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)、脫氣器與密封包裝機(jī)，粉料經(jīng)負(fù)壓輸送至粉體收集器，粉體收集器收集的粉體進(jìn)入脫氣器內(nèi)脫氣，脫氣后的粉料經(jīng)密封包裝機(jī)包裝成二氧化硅粉體成品袋；
當(dāng)過濾器工作一段時(shí)間后，系統(tǒng)壓差達(dá)到初始設(shè)定值，二氧化硅粉體收集完畢后，啟動(dòng)反吹氣體儲(chǔ)氣包與反吹閥門，通過金屬濾芯式過濾器內(nèi)安裝的反吹氣體管對(duì)高溫氣體過濾濾芯進(jìn)行由內(nèi)向外的反吹，如果進(jìn)入金屬濾芯式過濾器的反吹氣體溫度低于160°C，則啟動(dòng)儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)，使得反吹氣體被加熱至16(T25(TC ；
反吹結(jié)束后，高溫氣體過濾濾芯即被反吹清洗，這臺(tái)過濾器離線備用，待另一臺(tái)過濾器開始反吹清洗時(shí)，這臺(tái)過濾器開始進(jìn)入過濾狀態(tài)，如此反復(fù)連續(xù)工作。本發(fā)明改變了現(xiàn)有工藝中對(duì)多晶硅生產(chǎn)各工序中的廢棄物所含有的有用資源不處理回收、能源浪費(fèi)、生成物二次污染、廢棄物處理費(fèi)用高等現(xiàn)象。本發(fā)明在集中處理廢氣廢液達(dá)到環(huán)保要求的同時(shí)，有效回收氣相二氧化硅，并形成產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


圖1是本發(fā)明中設(shè)備的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖所示，該多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后回收二氧化硅的裝置如下
將煙氣輸送管與兩臺(tái)并聯(lián)的金屬濾芯式過濾器1的煙氣入口端相接，金屬濾芯式過濾器1的粉體出口端安裝有卸料閥16，卸料閥16通過管道接負(fù)壓輸送管道17的中段，負(fù)壓輸送管道17的進(jìn)口端設(shè)有進(jìn)風(fēng)過濾器18，負(fù)壓輸送管道17的出口端與粉體收集器12的粉體入口端相接，粉體收集器12的粉體出口端與脫氣器13的入口端相接，脫氣器13的出口端與密封包裝機(jī)15的入口端相接，在粉體收集器13上連接有羅茨風(fēng)機(jī)14 ；將反吹氣體儲(chǔ)氣包6的出口端通過管道與兩臺(tái)并聯(lián)連接的金屬濾芯式過濾器1的反吹氣體入口端相接，反吹氣體儲(chǔ)氣包6外裝有儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)19 ；所述的金屬濾芯式過濾器1內(nèi)通過隔板將其內(nèi)部空間分成上下兩個(gè)獨(dú)立的腔室，在隔板上安裝高溫氣體過濾濾芯4，在隔板上方的金屬濾芯式過濾器1上連接有煙氣外排管道，在煙氣外排管道上設(shè)有煙氣出口控制閥門8，煙氣外排管道伸入水池內(nèi)；在隔板下方的金屬濾芯式過濾器1外安裝有過濾器伴熱系統(tǒng)2，在金屬濾芯式過濾器1上安裝有差壓變送器5，差壓變送器5的兩個(gè)感應(yīng)頭分別位于隔板上下方的空間內(nèi)；
打開煙氣輸送管上的煙氣入口控制閥門3，使得高溫?zé)煔膺M(jìn)入金屬濾芯式過濾器1內(nèi)， 如果進(jìn)入金屬濾芯式過濾器1的煙氣溫度低于160°C，則啟動(dòng)過濾器伴熱系統(tǒng)2，使得煙氣被加熱至16(T250°C，粉料被高溫氣體過濾濾芯4阻擋，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)14、脫氣器13與密封包裝機(jī)15，粉料經(jīng)負(fù)壓輸送至粉體收集器12，粉體收集器12收集的粉體進(jìn)入脫氣器13內(nèi)脫氣，脫氣后的粉料經(jīng)密封包裝機(jī)15包裝成二氧化硅粉體成品袋；
二氧化硅粉體收集完畢后，啟動(dòng)反吹氣體儲(chǔ)氣包6與反吹閥門7，通過金屬濾芯式過濾器1內(nèi)安裝的反吹氣體管對(duì)高溫氣體過濾濾芯4進(jìn)行由內(nèi)向外的反吹，如果進(jìn)入金屬濾芯式過濾器1的反吹氣體溫度低于160°C，則啟動(dòng)儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)19，使得反吹氣體被加熱至160"250°C
反吹結(jié)束后，高溫氣體過濾濾芯4即被反吹清洗，這臺(tái)過濾器離線備用，待另一臺(tái)過濾器開始反吹清洗時(shí)，這臺(tái)過濾器開始進(jìn)入過濾狀態(tài)，如此反復(fù)連續(xù)工作。安裝過濾器伴熱系統(tǒng)2可以確保金屬濾芯式過濾器1的內(nèi)部達(dá)到恒定的溫度，以利于二氧化硅粉粒與HCL氣體的分離，保證二氧化硅的純凈度，并保證過濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。所述的高溫氣體過濾濾芯4為金屬燒結(jié)纖維氈濾芯、金屬粉末燒結(jié)濾芯或者陶瓷濾芯，選擇這些濾芯不需要對(duì)高溫?zé)煔饨禍?，可直接?duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行過濾。所述的高溫氣體過濾濾芯4采用倒圓錐結(jié)構(gòu)，這樣有利于反吹清洗。在隔板下方的金屬濾芯式過濾器1上安裝有安全氣體置換管道，在安全氣體置換管道上安裝有安全氣體置換閥門11 ；在隔板上方的金屬濾芯式過濾器1上安裝有排氣閥 10，排氣閥10通過管道接入廢氣排放管道9，反吹氣體儲(chǔ)氣包6的廢氣出口并聯(lián)接入廢氣排放管道9。對(duì)金屬濾芯過濾器1的內(nèi)部進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)要先進(jìn)行安全氣體置換，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)。本發(fā)明的具體實(shí)施過程是
經(jīng)高溫焚燒后的煙氣經(jīng)余熱鍋爐降溫(從ioocrc降到30(TC左右)然后被送入金屬濾芯過濾器1 (氣固分離)，煙氣從高溫氣體過濾濾芯4的外面進(jìn)入高溫氣體過濾濾芯4內(nèi)，被過濾的潔凈煙氣從高溫氣體過濾濾芯4頂部排出，從金屬濾芯過濾器1出口排出的潔凈煙氣被送去用水循環(huán)吸收制成濃度30%的鹽酸回用，少量未吸收的HCl氣體經(jīng)中和處理后達(dá)標(biāo)排放。煙氣當(dāng)中所含的二氧化硅被高溫氣體過濾濾芯4攔截，經(jīng)過負(fù)壓輸送管道17被輸送到粉體收集器12，再經(jīng)過脫氣，純凈的二氧化硅粉粒被壓縮定量密封包裝成袋。如圖1所示，本發(fā)明的工藝使用兩臺(tái)金屬濾芯過濾器1并聯(lián)工作，一臺(tái)過濾器在線過濾工作，另一臺(tái)過濾器離線反吹，氣相二氧化硅粉粒沉降。因?yàn)榻?jīng)高溫焚燒后的煙氣中所含的氣相二氧化硅顆粒非常細(xì)小，直徑可達(dá)0. 1微米以下，在高溫工況下，進(jìn)入金屬濾芯過濾器1的粉末除了一部分附著在高溫氣體過濾濾芯4外表面形成濾餅，很大一部分粉末被高溫氣體過濾濾芯4攔截后在空間內(nèi)呈飄浮狀態(tài)，沉降速度非常慢，如果粉末顆粒不能充分沉降，會(huì)大大影響過濾效率及排渣卸料。本發(fā)明就是針對(duì)這一特殊工況設(shè)計(jì)的兩臺(tái)或多臺(tái)過濾器并聯(lián)工作的特定工藝系統(tǒng)，保證其中一臺(tái)金屬濾芯過濾器1離線反吹，并使內(nèi)部被攔截的二氧化硅粉末顆粒充分沉降到金屬濾芯過濾器1底部的錐形料斗內(nèi)。本發(fā)明的工藝系統(tǒng)中所有設(shè)備的自動(dòng)控制共用一套PLC控制系統(tǒng)，也可以集中到整個(gè)項(xiàng)目的DCS控制系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一控制操作。從進(jìn)氣、過濾氣固分離到排渣、負(fù)壓輸送氣相二氧化硅粉粒、粉體收集，再到定量密封包裝，整個(gè)流程全自動(dòng)控制，全密閉運(yùn)行，無任何泄漏和環(huán)境污染，運(yùn)行安全方便。本發(fā)明中的兩臺(tái)金屬濾芯過濾器1中的高溫氣體過濾濾芯4由金屬燒結(jié)纖維氈材料制成，具有很強(qiáng)的耐高溫腐蝕性能、耐沖擊性能和耐磨蝕性能。金屬燒結(jié)纖維氈開孔率高、孔隙均勻，因此流通量大、過濾精度高、過濾效率高。濾芯制成倒圓錐形，上粗下細(xì)，更利于反吹清洗。本發(fā)明工作時(shí)同時(shí)使用兩臺(tái)金屬濾芯過濾器1，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)金屬濾芯過濾器1正在過濾工作時(shí)，第二臺(tái)金屬濾芯過濾器1離線反吹，第二臺(tái)金屬濾芯過濾器1反吹結(jié)束后待機(jī)。高溫?zé)煔饨?jīng)煙氣入口控制閥門3進(jìn)入金屬濾芯過濾器1內(nèi)部，由高溫氣體過濾濾芯4 將高溫?zé)煔庵械臍庀喽趸杓?xì)小顆粒攔截在高溫氣體過濾濾芯4的外面，一部分二氧化硅粉粒沉降到金屬濾芯過濾器1下部錐形料斗里，一部分二氧化硅顆粒漂浮在金屬濾芯過濾器1里，一部分氣相二氧化硅顆粒會(huì)附著在高溫氣體過濾濾芯4的外表面形成濾餅。被過濾的潔凈的煙氣經(jīng)高溫氣體過濾濾芯4進(jìn)入金屬濾芯過濾器1的潔凈氣空間，再?gòu)臒煔獬隹诳刂崎y門8排出過濾器。當(dāng)?shù)谝慌_(tái)金屬濾芯過濾器1在正常過濾時(shí)，只有煙氣入口控制閥門3及煙氣出口控制閥門8打開，其它閥門均關(guān)閉。在金屬濾芯過濾器1的進(jìn)料室(隔板下方空間)與凈氣室(隔板上方空間)安裝了差壓變送器5，當(dāng)高溫氣體過濾濾芯4外表面的二氧化硅濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)，兩個(gè)空間就會(huì)產(chǎn)生壓力差，差壓變送器5就會(huì)把壓差值傳送到PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)壓差達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值，第一臺(tái)金屬濾芯過濾器1就停止過濾，關(guān)閉第一臺(tái)金屬濾芯過濾器1的煙氣入口控制閥門3及煙氣出口控制閥門8，打開反吹閥門7及排氣閥10，系統(tǒng)開始自動(dòng)對(duì)第一臺(tái)金屬濾芯過濾器1的高溫氣體過濾濾芯4反吹清洗。第一臺(tái)金屬濾芯過濾器1停止過濾的同時(shí)，反吹結(jié)束正在待機(jī)的第二臺(tái)金屬濾芯過濾器1打開煙氣入口控制閥門3及煙氣出口控制閥門8，其它閥門均關(guān)閉，開始正常過濾。第一臺(tái)金屬濾芯過濾器1開始按系統(tǒng)設(shè)定的程序進(jìn)行反吹清洗，待壓差達(dá)到初始設(shè)定值，停止反吹， 關(guān)閉反吹系統(tǒng)，待機(jī)。系統(tǒng)如此反復(fù)，全自動(dòng)控制運(yùn)行。但是實(shí)際工作時(shí)，因?yàn)槎趸璺勰┖芗?xì)小，不易沉降，第一臺(tái)金屬濾芯過濾器1和第二臺(tái)金屬濾芯過濾器1都是按預(yù)先設(shè)定的工作時(shí)間來控制反吹，目的是為了保證足夠的粉末沉降時(shí)間，有利于排料。本發(fā)明的多晶硅廢氣廢液處理中用金屬濾芯過濾器回收二氧化硅工藝系統(tǒng)中的金屬濾芯過濾器的反吹清洗系統(tǒng)包括反吹氣體儲(chǔ)氣包6、反吹門閥7、噴吹管及反吹氣體管線。每個(gè)高溫氣體過濾濾芯4對(duì)應(yīng)一個(gè)噴吹管，一組噴吹管對(duì)應(yīng)一個(gè)反吹閥門7。每個(gè)金屬濾芯過濾器1系統(tǒng)對(duì)應(yīng)幾個(gè)反吹閥門，按程序控制反吹閥門7依次分組反吹，反吹時(shí)間及反吹次數(shù)按不同物料及過濾精度要求設(shè)定。 本發(fā)明只有當(dāng)系統(tǒng)檢修需要打開金屬濾芯過濾器1時(shí)，才能打開安全氣體置換系統(tǒng)，此時(shí)打開排氣閥10及安全氣體置換閥門11，其它閥門均關(guān)閉，系統(tǒng)開始安全置換，直到設(shè)定時(shí)間，金屬濾芯過濾器1內(nèi)部的危險(xiǎn)氣體被安全置換以后，關(guān)閉排氣閥10及安全氣體置換閥門11，金屬濾芯過濾器1才能開蓋檢修保養(yǎng)。本發(fā)明為了金屬濾芯過濾器1內(nèi)部能保證恒定的過濾溫度，得到更純的二氧化硅，并且防止系統(tǒng)內(nèi)部腐蝕及結(jié)露阻塞現(xiàn)象發(fā)生，在金屬濾芯過濾器1外安裝了過濾器伴熱系統(tǒng)2、反吹氣體儲(chǔ)氣包6外安裝了儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)19，整個(gè)工藝系統(tǒng)做了很好的保溫絕熱層，金屬濾芯過濾器1安裝了溫度變送器，可及時(shí)將過濾系統(tǒng)內(nèi)的溫度數(shù)值傳送給PLC控制系統(tǒng)，從而控制系統(tǒng)的過濾溫度。被過濾攔截的氣相二氧化硅粉粒沉降到金屬濾芯過濾器1的下部錐形料斗里，當(dāng)排料時(shí)，打開金屬濾芯過濾器1底部的卸料閥16，卸料閥16下部連接負(fù)壓輸送管道17，負(fù)壓輸送管道17前端安裝了進(jìn)氣過濾器18，負(fù)壓式氣力輸送動(dòng)力源為羅茨風(fēng)機(jī)14，由羅茨風(fēng)機(jī)14作用，金屬濾芯過濾器1錐形料斗里的氣相二氧化硅粉粒被輸送到粉體收集器12，粉體收集器12內(nèi)的氣相二氧化硅粉粒經(jīng)脫氣器13被脫氣壓縮后送到密封包裝機(jī)15定量密封包裝。此過程為全自動(dòng)密封式，無泄漏及環(huán)境污染。本發(fā)明的工藝可以在高溫情況下直接過濾高溫?zé)煔猓厥諝庀喽趸瑁畲笙薅裙?jié)約能源，減少環(huán)境污染。本發(fā)明的工藝回收的氣相二氧化硅為高品質(zhì)亞微米粉末狀二氧化硅，粒徑微小，比表面積大，化學(xué)純度高，性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于環(huán)保、醫(yī)藥、化工、化妝品及涂料等多個(gè)領(lǐng)域，具有很高的商業(yè)價(jià)值。多晶硅行業(yè)各生產(chǎn)工序所產(chǎn)生的廢氣廢液集中，經(jīng)高溫焚燒處理后，將有毒的難處理的氯硅烷(SiHCL3、SiCL4、SiH2CL2)等物質(zhì)高溫氧化水解為性質(zhì)穩(wěn)定的氯化氫(HCL)和氣相二氧化硅(SiO2),本發(fā)明就是將這些含氣相二氧化硅(SiO2)的高溫?zé)煔?，?jīng)過金屬濾芯式過濾器1進(jìn)行過濾，用高溫氣體過濾濾芯4將超細(xì)二氧化硅(SiO2)粉末顆粒攔截在高溫氣體過濾濾芯4的外表面，結(jié)合氣動(dòng)負(fù)壓輸送裝置，氣相二氧化硅被干法回收，經(jīng)過濾的氣體再用水循環(huán)吸收制成濃度30%左右的鹽酸回收利用。本發(fā)明是利用金屬濾芯過濾器1過濾攔截焚燒后反應(yīng)生成的亞微米級(jí)粉末狀氣相二氧化硅，回收效率達(dá)到99. 5%以上，本工藝即解決了環(huán)保排放問題又充分回收有用資源，具有環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的雙重效益，市場(chǎng)推廣前景很好。本發(fā)明是在高溫條件下直接過濾回收氣相二氧化硅，被過濾的氣體沒有冷凝現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生HCl腐蝕，回收的氣相二氧化硅更純，性能更優(yōu)異。本工藝從過濾到輸送回收全過程采用全自動(dòng)控制系統(tǒng)，使操作更簡(jiǎn)單。高溫氣體過濾濾芯4最好采用金屬燒結(jié)纖維氈濾芯，使本工藝更適用于高溫環(huán)境。金屬燒結(jié)纖維氈濾芯較非金屬濾料相比更耐沖擊、耐磨蝕，機(jī)械性能更好，在高溫過濾除塵項(xiàng)目上正逐步取代非金屬濾料。金屬濾芯式過濾器1安裝有過濾器伴熱系統(tǒng)2及溫度控制裝置，有效防止金屬濾芯式過濾器1內(nèi)部高溫?zé)煔饨禍亟Y(jié)露現(xiàn)象，防止過濾元件表面因結(jié)露阻塞而造成的系統(tǒng)阻力增加的故障，同時(shí)也防止系統(tǒng)內(nèi)部腐蝕。由于氣相二氧化硅粉末很細(xì)小，重力沉降現(xiàn)象不明顯，基本上在過濾器內(nèi)呈飄浮狀態(tài)，本發(fā)明采用兩臺(tái)過濾器聯(lián)裝結(jié)構(gòu)，在線過濾，離線反吹粉體沉降，反清洗更徹底。 針對(duì)氣相二氧化硅粉末細(xì)小，不易排渣的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了負(fù)壓抽吸排渣輸送系統(tǒng)，及自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)全封閉運(yùn)行，確保現(xiàn)場(chǎng)無粉塵泄漏飛揚(yáng)，保證現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的清潔環(huán)保。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了無害化處理同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了資源化處理，采用特殊的金屬濾芯過濾器，從過濾工藝和設(shè)備及氣流組織上成功地解決了由于氣相二氧化硅顆粒非常細(xì)小，直徑可達(dá)0. 1微米以下，比表面積大、漂浮不易沉降過濾、粘附、高溫?zé)煔飧g等技術(shù)難題，達(dá)到了過濾效率高、環(huán)保、安全、穩(wěn)定運(yùn)行目的。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后回收二氧化硅的裝置，其特征是將煙氣輸送管與兩臺(tái)并聯(lián)的金屬濾芯式過濾器(1)的煙氣入口端相接，金屬濾芯式過濾器(1)的粉體出口端安裝有卸料閥(16)，卸料閥(16)通過管道接負(fù)壓輸送管道(17)的中段，負(fù)壓輸送管道(17)的進(jìn)口端設(shè)有進(jìn)風(fēng)過濾器(18)，負(fù)壓輸送管道(17)的出口端與粉體收集器(12)的粉體入口端相接，粉體收集器(12)的粉體出口端與脫氣器(13)的入口端相接，脫氣器(13) 的出口端與密封包裝機(jī)(15)的入口端相接，在粉體收集器(13)上連接有羅茨風(fēng)機(jī)(14);將反吹氣體儲(chǔ)氣包(6)的出口端通過管道與兩臺(tái)并聯(lián)連接的金屬濾芯式過濾器(1)的反吹氣體入口端相接，反吹氣體儲(chǔ)氣包(6)外具有儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)(19);所述的金屬濾芯式過濾器 (1)內(nèi)通過隔板將其內(nèi)部空間分成上下兩個(gè)獨(dú)立的腔室，在隔板上安裝高溫氣體過濾濾芯 (4)，在隔板上方的金屬濾芯式過濾器(1)上連接有煙氣外排管道，在煙氣外排管道上設(shè)有煙氣出口控制閥門(8)，煙氣外排管道伸入水池內(nèi)；在隔板下方的金屬濾芯式過濾器(1)外安裝有過濾器伴熱系統(tǒng)(2)，在金屬濾芯式過濾器(1)上安裝有差壓變送器(5)，差壓變送器(5)的兩個(gè)感應(yīng)頭分別位于隔板上下方的空間內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的高溫氣體過濾濾芯(4)為金屬燒結(jié)纖維氈濾芯、金屬粉末燒結(jié)濾芯或者陶瓷濾芯。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征是所述的高溫氣體過濾濾芯(4)采用倒圓錐結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是在隔板下方的金屬濾芯式過濾器(1)上安裝有安全氣體置換管道，在安全氣體置換管道上安裝有安全氣體置換閥門(11);在隔板上方的金屬濾芯式過濾器(1)上安裝有排氣閥(10 )，排氣閥(10 )通過管道接入廢氣排放管道(9 )， 反吹氣體儲(chǔ)氣包(6 )的廢氣出口并聯(lián)接入廢氣排放管道(9 )。
5.利用權(quán)利要求廣5之一所述裝置在多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后回收二氧化硅的方法，其特征是，所述方法包括如下步驟打開煙氣輸送管上的煙氣入口控制閥門(3)，使得高溫?zé)煔膺M(jìn)入金屬濾芯式過濾器(1)內(nèi)，如果進(jìn)入金屬濾芯式過濾器(1)的煙氣溫度低于160°C，則啟動(dòng)過濾器伴熱系統(tǒng)(2)，使得煙氣被加熱至16(T250°C，粉料被高溫氣體過濾濾芯(4)阻擋，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī) (14)、脫氣器(13)與密封包裝機(jī)(15)，粉料經(jīng)負(fù)壓輸送至粉體收集器(12)，粉體收集器 (12)收集的粉體進(jìn)入脫氣器(13)內(nèi)脫氣，脫氣后的粉料經(jīng)密封包裝機(jī)(15)包裝成二氧化硅粉體成品袋；當(dāng)過濾器工作一段時(shí)間后，系統(tǒng)壓差達(dá)到初始設(shè)定值，啟動(dòng)反吹氣體儲(chǔ)氣包(6)與反吹閥門(7)，通過金屬濾芯式過濾器(1)內(nèi)安裝的反吹氣體管對(duì)高溫氣體過濾濾芯(4)進(jìn)行由內(nèi)向外的反吹，如果進(jìn)入金屬濾芯式過濾器(1)的反吹氣體溫度低于160°C，則啟動(dòng)儲(chǔ)氣包伴熱系統(tǒng)(19)，使得反吹氣體被加熱至16(T25(TC ；反吹結(jié)束后，高溫氣體過濾濾芯(4)即被反吹清洗，這臺(tái)過濾器離線備用，待另一臺(tái)過濾器開始反吹清洗時(shí)，這臺(tái)過濾器開始進(jìn)入過濾狀態(tài)，如此反復(fù)連續(xù)工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多晶硅行業(yè)廢氣廢液焚燒處理后干法回收二氧化硅的裝置及方法，方法包括如下步驟設(shè)備安裝連接后，打開煙氣輸送管上的煙氣入口控制閥門，使得高溫?zé)煔膺M(jìn)入金屬濾芯式過濾器內(nèi)，粉料被高溫氣體過濾濾芯阻擋，粉料經(jīng)負(fù)壓輸送至粉體收集器，粉體收集器收集的粉體進(jìn)入脫氣器內(nèi)脫氣，脫氣后的粉料經(jīng)密封包裝機(jī)包裝成二氧化硅粉體成品袋；當(dāng)過濾器工作一段時(shí)間后，啟動(dòng)反吹氣體儲(chǔ)氣包與反吹閥門，通過金屬濾芯式過濾器內(nèi)安裝的反吹氣體管對(duì)高溫氣體過濾濾芯進(jìn)行由內(nèi)向外的反吹；反吹結(jié)束后，高溫氣體過濾濾芯即被反吹清洗。本發(fā)明在集中處理廢氣廢液達(dá)到環(huán)保要求的同時(shí)，有效回收氣相二氧化硅，并形成產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)C01B33/12GK102219225SQ201110080059
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者唐明元, 姜靜, 王忠群, 王紹祖 申請(qǐng)人:陜西天宏硅材料有限責(zé)任公司, 飛潮(無錫)過濾技術(shù)有限公司