【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业硅生产工艺领域，具体涉及一种短流程的新型工业硅生产系统及方法。
技术介绍
1、多晶硅行业领域广泛，市场前景广阔，在整个产业链中，工业硅及高纯晶硅是太阳能光伏材料的主要原材料，太阳能光伏发电越来越普及，以多晶硅和单晶硅片制造的太阳能电池占到整个太阳能电80％以上。然而，硅行业也具有低生产弹性、投资回收缓慢、能源和用水量高、空气污染高等缺点，在能源消耗方面，光伏硅行业是一个巨大的化石能源与电力消费行业。因矿石质量和冶炼工艺的不同，不同规格的工业硅产量会随生产技术的进步与原材料的变化而改变。在此背景下，减少工业硅生产过程与高纯晶硅提纯过程中的二氧化碳排放，对于实现我国的温室气体减排目标，促进社会、经济和环境的可持续发展具有重要的现实意义。
2、专利cn218608670u公开了“一种工业硅生产废气污染综合治理装置”，该专利包括以下步骤：一种工业硅生产废气污染综合治理装置，包括旋风除尘器、干法脱硫混合反应器、布袋除尘器和scr中低温脱硝反应塔，废气通过旋风除尘器去除粗颗粒粉尘，再经干法脱硫混合反应器进行脱硫，然后通过布袋除尘系统去除颗粒物，通过scr中低温脱硝反应塔后经在线监测系统检测达标后排放。此方案先经旋风除尘、布袋除尘和小苏打干法脱硫后，去除了烟气中的粘性物质和对中低温脱硝催化剂造成损害的二氧化硫，解决了工业硅制取过程中低温脱硝催化剂被粘结、堵塞的问题，使反应能够长期稳定运行，同时也降低了烟气中硫化物的含量，在一定程度上降低了该工艺对环境的影响。但是，该方案在对工业硅的生产工艺所排出的烟气处理时，未对
3、专利cn115371452a“一种用于工业硅生产的高效冶炼电炉及其工作方法”，该专利技术的一种用于工业硅生产的高效冶炼电炉及其工作方法，包括有电炉本体，所述电炉本体的一侧设置有净化箱，所述净化箱的顶部设置有抽气泵，该专利技术的有益效果通过抽气泵将冶炼烟气抽入净化箱内部，通过启动抽水泵便于使水从水箱通过喷头喷出对烟尘进行降尘，通过第一过滤组件以及第二过滤组件的双重过滤后通过排气口排出，通过第一过滤组件以及第二过滤组件的双重过滤效果，有效解决了带有烟尘的空气直接排放对人体造成伤害的问题，同时也避免污染周围环境；通过设置电机带动电动伸缩杆以及转动杆转动，从而带动搅拌杆对电炉本体内部进行搅拌，电动伸缩杆的伸缩端带动移动杆上下移动，进一步使物料充分混合，冶炼效果更好。然而，该方案仍需要焦炭、木块等多种还原剂按一定比例混合对原料进行还原，工业硅的生产工艺依然复杂，不能实现降低制取流程低能耗的要求。
4、在工业硅传统的生产工艺的基础上，结合多种短流程、低能耗的冶炼工艺，省去焦化和制作电极的流程，使生产工艺精简，同时，进一步提高工业硅的纯度，实现工业硅的低能耗生产，提高生产企业的经济效益。此专利技术致力于解决上述技术问题，对生产工艺所产生的外排烟气进行处理，降低系统所排出的烟气对环境的影响。
技术实现思路
1、鉴于上述现有的一种短流程的新型工业硅生产系统及方法存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本实专利技术提供一种短流程的新型工业硅生产系统及方法，解决了现有技术中无法直接利用煤对二氧化硅进行还原，且现有的工艺具有消耗能量较大，生产流程复杂，成品纯度不高，企业的经济效益较低，在实现工业硅大型生产的同时，整个过程中的能耗较高，外排烟气对环境影响较大的问题。
3、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、一种短流程的新型工业硅生产系统及方法，包括熔融气化炉，所述熔融气化炉顶部两侧分别设有块状硅石和型煤混合原料进口、炉顶煤气进出口，所述熔融气化炉中部两侧分别设有纯氧进口、煤粉入口，所述熔融气化炉底部设有液体硅及炉渣出口；
5、所述熔融气化炉上方的块状硅石和型煤混合原料进口与螺旋加料机相连，螺旋加料机另一端通过喂料仓b与双辊压块机的相连接，所述双辊压块机的另一端通过喂料仓a与固体预热器相连，所述固体预热器的另一端与粉碎机的出料口相连接；
6、所述熔融气化炉的炉顶煤气进出口通过旋风分离器与布袋除尘器的进风口相连接，所述布袋除尘器的出风口与回收气体压缩机的输入端相连接，所述回收气体压缩机的输出端与变压吸附单元的入口相连接，所述变压吸附单元的出口与熔融气化炉的炉顶煤气进出口相连接；
7、所述熔融气化炉的纯氧进口与氧气预热器的出风口相连接，所述氧气预热器的入口与制氧单元的纯氧出口相连接。
8、优选的，所述液体硅及炉渣出口位于熔融气化炉的下部一侧，使得原料硅石能充分反应，还原产生的液态硅能顺利排出。
9、优选的，所述熔融气化炉中部通过煤粉入口连接的粉煤喷吹单元输出端，粉煤喷吹单元喷吹的煤粉可以提供反应所需的能量，并对熔融气化炉内的温度进行调整控制。
10、优选的，所述粉煤喷吹单元喷吹的煤粉在熔融气化炉内气化反应产生的煤气经旋风分离器内进行初步的气固分离之后，依次经过布袋除尘器、回收气体压缩机、变压吸附单元，进行干式除尘、加压、脱除二氧化碳等净化过程，经净化后的煤气进入熔融气化炉内进行循环利用。
11、优选的，所述粉碎机内加入硅矿石，其中制工业硅的原料需求范围广泛，包括但不限于石英、石英砂、石英砾、硅卡岩、云母石英岩等硅矿石。
12、优选的，型煤作为还原剂，块状硅石和型煤是在螺旋加料机内进行混合。
13、优选的，所述氧气预热器将来自制氧单元中的纯氧与未进入循环利用的外排煤气进行热交换。
14、优选的，所述熔融气化炉内上部自由空间的1300-1800℃，所述熔融气化炉内下部半焦床的温度为1800-2400℃。
15、进行短流程新型工业硅生产的方法，包括以下步骤：
16、s1：经过粉碎后的硅矿石从粉碎机底部进入固体预热器进行预热，在经过预热后的颗粒状硅矿石进入双辊压块机上方的喂料仓a，由喂料仓a将热态颗粒状的硅矿石再进入双辊压块机中被压成条状的热压原料块，在双辊压块机下方的喂料仓b中条状的热压原料块再被进一步打碎成块状，最后在热状态下把原料输送到熔融气化炉顶部的螺旋加料机中。
17、s2：经过机械加工形成的型煤打碎成块状后进入熔融气化炉上方的螺旋加料机与热态颗粒状原料进行混合，同时将混合原料添加到熔融气化炉中。
18、s3：制氧单元产生的氧气通入氧气预热器内，同时未被循环利用的外排烟气从氧气预热器的烟气入口进入，输入的纯氧和鼓入的烟气在氧气预热器内进行换热，使氧气进行升温。
19、s4：粉煤喷吹单元通过煤粉入口向熔融气化炉内喷吹煤粉，同时氧气预热器的气体出口向熔融气化炉内通入纯氧，煤粉和氧气在熔融气化炉内发生气化反应，产生煤气，并提供能量，使熔融气化炉升温到反应所需的温度。
20、s5:在熔融气化炉内产生的煤气从炉顶煤气进出口排出，煤气首先在旋风分离器中进行初步的气固分离，再依次经过布袋除尘器、回收气体压缩机、变压吸附单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种短流程的新型工业硅生产系统，包括熔融气化炉，其特征在于，所述熔融气化炉(7)顶部两侧分别设有块状硅石和型煤混合原料进口(11)、炉顶煤气进出口(12)，所述熔融气化炉(7)中部两侧分别设有纯氧进口(13)、煤粉入口(19)，所述熔融气化炉(7)底部设有液体硅及炉渣出口(14)；
2.根据权利要求1所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述液体硅及炉渣出口(14)位于熔融气化炉(7)的下部一侧，使得原料硅石能充分反应，还原产生的液态硅能顺利排出。
3.根据权利要求2所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述熔融气化炉(7)中部通过煤粉入口(19)连接的粉煤喷吹单元(8)输出端，粉煤喷吹单元(8)喷吹的煤粉可以提供反应所需的能量，并对熔融气化炉(7)内的温度进行调整控制。
4.根据权利要求3所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述粉煤喷吹单元(8)喷吹的煤粉在熔融气化炉(7)内气化反应产生的煤气经旋风分离器(15)内进行初步的气固分离之后，依次经过布袋除尘器(2)、回收气体压缩机(4)、变压吸附单元(5
5.根据权利要求1所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述粉碎机(1)内加入硅矿石，其中制工业硅的原料需求范围广泛，包括但不限于石英、石英砂、石英砾、硅卡岩、云母石英岩等硅矿石。
6.根据权利要求1所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，型煤作为还原剂，块状硅石和型煤是在螺旋加料机(16)内进行混合。
7.根据权利要求1所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述氧气预热器(9)将来自制氧单元(10)中的纯氧与未进入循环利用的外排煤气进行热交换。
8.根据权利要求1所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述熔融气化炉(7)内上部自由空间的1300-1800℃，所述熔融气化炉(7)内下部半焦床的温度为1800-2400℃。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的系统进行短流程新型工业硅生产的方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种短流程的新型工业硅生产系统，包括熔融气化炉，其特征在于，所述熔融气化炉(7)顶部两侧分别设有块状硅石和型煤混合原料进口(11)、炉顶煤气进出口(12)，所述熔融气化炉(7)中部两侧分别设有纯氧进口(13)、煤粉入口(19)，所述熔融气化炉(7)底部设有液体硅及炉渣出口(14)；
2.根据权利要求1所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述液体硅及炉渣出口(14)位于熔融气化炉(7)的下部一侧，使得原料硅石能充分反应，还原产生的液态硅能顺利排出。
3.根据权利要求2所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述熔融气化炉(7)中部通过煤粉入口(19)连接的粉煤喷吹单元(8)输出端，粉煤喷吹单元(8)喷吹的煤粉可以提供反应所需的能量，并对熔融气化炉(7)内的温度进行调整控制。
4.根据权利要求3所述的一种短流程的新型工业硅生产系统，其特征在于，所述粉煤喷吹单元(8)喷吹的煤粉在熔融气化炉(7)内气化反应产生的煤气经旋风分离器(15)内进行初步的气固分离之后，依次经过布袋除尘器(2)、回收气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张梦玲，李东方，祝星，李舟航，胡建杭，王华，金亮均，金炅玟，全忠焕，曾义杰，杨海瑞，张奥阳，梅佳坤，桑国阳，汪兴，杨秀婷，冯智颖，李保坤，谢松霖，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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