一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统的制作方法

1.本技术涉及多晶硅生产废气废水处理技术领域，特别是涉及一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统。


背景技术：

2.由于光伏技术的不断发展，采用多晶硅电池发电由于其成本低、效率相对较高而所占的市场份额越来越大。在发电效率的提高限制较多的同时，低成本的多晶硅也是降低光伏电池成本的一个重要途径。
3.而在多晶硅生产过程中会产生大量的废气，产生的废气中含有氯硅烷和氯化氢等成分。氯硅烷的组成为三氯氢硅、四氯化硅和二氯二氢硅。其中，三氯氢硅在常温常压下为具有刺激性恶臭气味、易流动易挥发的无色透明液体，空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，燃烧时发出红色火焰和白色烟，生成sio2、hcl和cl2；四氯化硅为无色或淡黄色发烟液体，有刺激性气味，易潮解；二氯二氢硅在常温常压下为具有刺激性窒息气味和腐蚀性的无色有毒气体，空气中易燃，100℃以上能自燃。
4.废气的传统处理工艺中，将生产产生的废气送入喷淋塔内，然后通过泵将洗涤水送到喷淋塔塔顶，由喷淋器喷淋而下与废气进行充分的水解和中和反应，除去废气中的氯硅烷和氯化氢，最后将达到排放标准的废气放空，洗涤水通过循环管道不断循环喷淋使用，当洗涤水的ph值达到工艺要求时，将洗涤水送至地管污水井，然后进行污水处理。此工艺中通常采用氢氧化钠（naoh）作为洗涤水进行中和、水解反应，在此过程中，由于生成结晶物sio2和nacl，经常会发生喷淋塔的循环管道堵塞的现象，如果生产量大时，循环管道一天会堵四、五次，从而无形中加大了检修工作量，给正常生产带来严重的影响。且氢氧化钠原料的消耗量大，市场价格高，导致废气的处理成本高，随着多晶硅行业的增多与生产规模的不断扩大，节能降耗成了多晶硅领域急待解决的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有的技术中，在处理多晶硅生产所产生的废气的过程中，由于生成结晶物sio2和nacl，经常会发生喷淋塔的循环管道堵塞的现象，导致检修工作量较大，给正常生产带来严重的影响，且氢氧化钠的消耗量大，导致废气的处理成本高。提供一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统，将氮化硅瓷环清洗后的碱性废液作为洗涤水与废气进行中和、水解反应，减少氢氧化钠原料的使用量，从而降低废气的处理成本，同时，洗涤水在每次循环前均通过沉淀过滤，减少循环管道中sio2和nacl的附着，从而较大程度上避免循环管道被堵塞，进而降低检修工作量及检修次数，缓解对正常生产带来的影响。
6.一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统，包括氮化硅瓷环清洗设备、淋洗塔、储液槽和自动加药装置，所述氮化硅瓷环清洗设备的碱性废液出口连接有缓存罐，所述缓存罐的出口与所述淋洗塔的洗涤水进口相连，所述储液槽内设置有隔挡板，将所述储液槽分隔为接收地槽和循环槽，所述接收地槽的进口与所述淋洗塔底部的洗涤水出口相连，所述
隔挡板开设有开口，所述开口罩设有滤网，所述循环槽的出口与所述缓存罐的进口相连，所述缓存罐和所述循环槽中的一者安装所述自动加药装置，所述自动加药装置包括储药罐和ph检测器，二者通过控制模组电连接。
7.优选地，上述一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，所述淋洗塔的洗涤水进口设置有螺旋进料器，所述缓存罐的出口与所述螺旋进料器相连。
8.优选地，上述一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，还包括硅芯清洗设备和中和罐，所述氮化硅瓷环清洗设备的碱性废液出口和所述硅芯清洗设备的酸性废液出口均与所述中和罐的进口连接，所述中和罐的出口与所述缓存罐连接。
9.优选地，上述一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，所述氮化硅瓷环清洗设备的碱性废液出口还与所述储药罐相连。
10.优选地，上述一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，所述淋洗塔顶部的气相出口连接有安全液封罐，所述安全液封罐具有排空口。
11.优选地，上述一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，所述开口位于所述隔挡板的中部位置。
12.优选地，上述一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，所述接收地槽的底部设置有渣浆刮板机。
13.本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
14.本技术实施例公开的一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，首先将氮化硅瓷环清洗设备清洗氮化硅瓷环所用到的碱性废液作为洗涤水从淋洗塔的塔顶喷淋向下，与废气进行充分的水解和中和反应，除去废气中的氯硅烷和氯化氢，且洗涤水循环使用过程中，自动加药装置仅需向洗涤水中加入少量的氢氧化钠原料，在处理多晶硅生产所产生的废气的过程中，减少氢氧化钠原料的使用量，从而降低废气的处理成本，满足节能降耗的趋势背景。其次，喷淋反应后的洗涤水从淋洗塔底部的洗涤水出口排入到接收地槽中沉淀，sio2和nacl沉淀至接收地槽的底部，沉淀后的洗涤水中sio2和nacl含量少，沉淀后的洗涤水通过开口流进循环槽，由于开口罩设有滤网，洗涤水中的sio2和nacl被进一步过滤，以使流进循环槽内的洗涤水中sio2和nacl含量更少，从而使得洗涤水在每次循环喷淋使用前均通过沉淀过滤，仅有少量的sio2和nacl随着洗涤水进入循环管道中，从而能够减少循环管道中sio2和nacl的附着，较大程度上避免循环管道被堵塞，进而降低检修工作量及检修次数，避免因循环管道经常被堵塞检修而影响正常生产。
15.同时，自动加药装置能够根据循环使用过程中洗涤水的碱性，自动向其中加入氢氧化钠原料，调配洗涤水的碱性，以使洗涤水在循环喷淋过程中与废气反应充分，除去废气中的氯硅烷和氯化氢，从而使得从淋洗塔塔顶放空的废气达到排放标准，保证处理系统对废气的处理效果。
附图说明
16.图1为本技术实施例公开的一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统的示意图；
17.图2为本技术实施例公开的一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统的另一示意图。
18.其中：氮化硅瓷环清洗设备100、缓存罐110、淋洗塔200、螺旋进料器210、储液槽
300、隔挡板310、接收地槽320、循环槽330、渣浆刮板机340、滤网350、自动加药装置400、储药罐410、ph检测器420、硅芯清洗设备500、中和罐600、安全液封罐700。
具体实施方式
19.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
20.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.请参考图1至图2，本技术实施例公开一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统，包括氮化硅瓷环清洗设备100、淋洗塔200、储液槽300和自动加药装置400，其中：
23.氮化硅瓷环是多晶硅生产用还原炉的核心部件，还原炉电极（硅芯）与还原炉底盘的绝缘依靠氮化硅瓷环，氮化硅瓷环同时起着延长底盘与炉内电极头之间高压击穿时爬电距离的作用。由于氮化硅瓷环在炉内，受还原炉内高温和物料的影响，结垢严重同时不易清理，造成绝缘下降，所以氮化硅瓷环需要定期拆下清洗。氮化硅瓷环清洗的方式是将其放置到氮化硅瓷环清洗设备100用使用氢氧化钠溶液清洗，消耗掉绝缘瓷环上附着的硅。氮化硅瓷环清洗后，氮化硅瓷环清洗设备100通过碱性废液出口排出氢氧化钠溶液。氮化硅瓷环清洗设备100的碱性废液出口连接有缓存罐110，以将氮化硅瓷环清洗设备100清洗氮化硅瓷环后的氢氧化钠溶液通入到缓存罐110中备用。
24.缓存罐110的出口与淋洗塔200的洗涤水进口相连，多晶硅生产过程中产生的废气通过淋洗塔200的塔底通入，缓存罐110内缓存的氢氧化钠溶液作为洗涤水从淋洗塔200的塔顶喷淋向下，与废气进行充分的水解和中和反应，除去废气中的氯硅烷和氯化氢，最后将达到排放标准的废气通过淋洗塔200塔顶放空，喷淋反应后的洗涤水落到淋洗塔200的塔底，从淋洗塔200塔底的洗涤水出口排出。
25.储液槽300内设置有隔挡板310，将储液槽300分隔为接收地槽320和循环槽330，隔挡板310开设有开口，开口罩设有滤网350，接收地槽320的进口与淋洗塔200底部的洗涤水出口相连，喷淋反应后的洗涤水从淋洗塔200底部的洗涤水出口排入到接收地槽320中沉淀，sio2和nacl沉淀至接收地槽320的底部，沉淀后的洗涤水中sio2和nacl含量少，沉淀后的洗涤水通过开口流进循环槽330，由于开口罩设有滤网350，洗涤水中的sio2和nacl被进一步过滤，以使流进循环槽330内的洗涤水中sio2和nacl含量更少。循环槽330的出口与缓存罐110的进口相连，以将循环槽330内的洗涤水通入到缓存罐110，以实现洗涤水的循环利
用。
26.在洗涤水循环使用几次后，其碱性下降，与废气反应效果较差，导致从淋洗塔200塔顶放空的废气中氯硅烷和氯化氢超标，达不到排放标准，故需要在洗涤水循环喷淋的过程中，还需要加入少量的碱液，以使洗涤水碱性能够保持稳定。因此，缓存罐110和循环槽330中的一者安装自动加药装置400，自动加药装置400包括储药罐410和ph检测器420，二者通过控制模组电连接。储药罐410中可以存储有高浓度的氢氧化钠溶液，ph检测器420检测循环使用的洗涤水的碱性，当洗涤水的碱性低于标准值时，ph检测器420通过控制模组控制储药罐410向缓存罐110或循环槽330中加入高浓度的氢氧化钠溶液，以使洗涤水的碱性满足要求，待洗涤水的碱性达到要求后，储药罐410停止向缓存罐110或循环槽330中加入高浓度的氢氧化钠溶液。
27.本技术实施例公开的一种多晶硅生产废气及清洗废水处理系统中，首先将氮化硅瓷环清洗设备100清洗氮化硅瓷环所用到的碱性废液作为洗涤水从淋洗塔200的塔顶喷淋向下，与废气进行充分的水解和中和反应，除去废气中的氯硅烷和氯化氢，且洗涤水循环使用过程中，自动加药装置400仅需向洗涤水中加入少量的氢氧化钠原料，在处理多晶硅生产所产生的废气的过程中，减少氢氧化钠原料的使用量，从而降低废气的处理成本，满足节能降耗的趋势背景。其次，喷淋反应后的洗涤水从淋洗塔200底部的洗涤水出口排入到接收地槽320中沉淀，sio2和nacl沉淀至接收地槽320的底部，沉淀后的洗涤水中sio2和nacl含量少，沉淀后的洗涤水通过开口流进循环槽330，由于开口罩设有滤网350，洗涤水中的sio2和nacl被进一步过滤，以使流进循环槽330内的洗涤水中sio2和nacl含量更少，从而使得洗涤水在每次循环喷淋使用前均通过沉淀过滤，仅有少量的sio2和nacl随着洗涤水进入循环管道中，从而能够减少循环管道中sio2和nacl的附着，较大程度上避免循环管道被堵塞，进而降低检修工作量及检修次数，避免因循环管道经常被堵塞检修而影响正常生产。
28.同时，自动加药装置400能够根据循环使用过程中洗涤水的碱性，自动向其中加入氢氧化钠原料，调配洗涤水的碱性，以使洗涤水在循环喷淋过程中与废气反应充分，除去废气中的氯硅烷和氯化氢，从而使得从淋洗塔200塔顶放空的废气达到排放标准，保证处理系统对废气的处理效果。
29.如上文所述，缓存罐110内缓存的氢氧化钠溶液作为洗涤水从淋洗塔200的塔顶喷淋向下，与废气进行充分的水解和中和反应，在此过程中，生成结晶物sio2和nacl会附着在淋洗塔200的洗涤水进口处，导致淋洗塔200的洗涤水进口较容易堵塞。基于此，在一种可选的实施例中，淋洗塔200的洗涤水进口可以设置有螺旋进料器210，缓存罐110的出口与螺旋进料器210相连。缓存罐110内缓存的氢氧化钠溶液通过螺旋进料器210输送到淋洗塔200内，螺旋进料器210能够保证将氢氧化钠溶液输送至淋洗塔200内，防止生成结晶物sio2和nacl会附着在淋洗塔200的洗涤水进口处，导致淋洗塔200的洗涤水进口被堵塞，从而进一步降低检修工作量及检修次数，进一步避免因循环管道经常被堵塞检修而影响正常生产，提高处理系统的运行可靠性和稳定性。
30.在多晶硅生产过程中，还原炉电极（硅芯）也需要定期拆下清洗，硅芯清洗的方式是将其浸泡在氢氟酸和硝酸的混合溶液中，消耗掉绝缘瓷环上附着的硅，硅芯清洗后，硅芯清洗设备500通过酸性废液出口排出酸性废液，如果对排出的酸性废液不做处理，会造成环境污染，因此，多晶硅生产过程中产生的酸性废液也需要进行处理。在一种可选的实施例
中，本技术公开的处理系统还可以包括硅芯清洗设备500和中和罐600，氮化硅瓷环清洗设备100的碱性废液出口和硅芯清洗设备500的酸性废液出口均与中和罐600的进口连接，中和罐600的出口与缓存罐110连接。以首先将氮化硅瓷环清洗设备100排出的碱性废液与硅芯清洗设备500排出的酸性废液通入到中和罐600中，从而将多晶硅生产过程中产生的酸性废液也进行了处理，避免其直接排放造成环境污染。
31.通过调配通入到中和罐600内碱性废液和酸性废液的比例，以使中和罐600内的中和液呈碱性，不影响后续与废气进行充分的水解和中和反应。本技术方案中的处理系统既能够处理多晶硅生产过程中产生的废气、碱性废液和酸性废液，从而扩展处理系统的功能，以使处理系统的实用性较强，功能强大。
32.在本技术中，储药罐410中可以存储有高浓度的氢氧化钠溶液，当洗涤水的碱性低于标准值时，ph检测器420通过控制模组控制储药罐410向缓存罐110或循环槽330中加入高浓度的氢氧化钠溶液，以使洗涤水的碱性满足要求。为进一步降低氢氧化钠原料的使用量，可选地，氮化硅瓷环清洗设备100的碱性废液出口还可以与储药罐410相连，以使储药罐410中存储碱性废液，当洗涤水的碱性低于标准值时，也就是洗涤水的碱性不满足后续工艺要求时，ph检测器420通过控制模组控制储药罐410向缓存罐110或循环槽330中加入碱性废液，以使洗涤水的碱性后续工艺要求。或者，在中和罐600内性废液和酸性废液中和后，将中和液通入到缓存罐110内，可能存在中和液的碱性不满足后续工艺要求，此时ph检测器420通过控制模组控制储药罐410向缓存罐110中加入碱性废液，以使中和液的碱性满足后续工艺要求。通过碱性废液替代高浓度的氢氧化钠溶液，毫无疑问地可以进一步降低氢氧化钠原料的使用量，甚至可以达到无需氢氧化钠原料的效果。
33.经过淋洗塔200洗涤的废气中含有氢气、氮气及少量的氯化氢气体，如果直接排放，大量的氯化氢随着尾气被排放到大气中，也会对环境造成严重的影响。基于此，在一种可选的实施例中，淋洗塔200顶部的气相出口连接有安全液封罐700，安全液封罐700具有排空口。安全液封罐700能够进一步吸收淋洗塔200排放尾气中的有害气体，有效去除尾气中的氯化氢，减少环境污染。
34.如上文所述，在接收地槽320中，喷淋反应后的洗涤水中的sio2和nacl一部分漂浮在上表面，另一部分沉淀在底部，为了防止sio2和nacl流进循环槽330，可选地，开口可以位于隔挡板310的中部位置，防止洗涤水上表面以及接收地槽320底部的sio2和nacl流进循环槽330，确保流进循环槽330内的洗涤水中sio2和nacl含量少，能够进一步避免循环管道被堵塞。
35.在本技术中，喷淋反应后的洗涤水从淋洗塔200底部的洗涤水出口排入到接收地槽320中沉淀，sio2和nacl沉淀至接收地槽320的底部，随着时间的累计，接收地槽320底部所沉淀的sio2和nacl越来越多，需要定期清理。可选地，接收地槽320的底部可以设置有渣浆刮板机340，渣浆刮板机340能够定期将沉淀在接收地槽320底部的sio2和nacl等刮走以清除，或者，可以在接收地槽320的底部侧壁上设置传感器，当传感器检测到接收地槽320底部所沉淀的sio2和nacl多时，控制渣浆刮板机340启动，以清除沉淀在接收地槽320底部的sio2和nacl，避免沉淀的sio2和nacl越来越多，导致sio2和nacl通过开口进入到循环槽330，从而通过渣浆刮板机340清理沉淀在接收地槽320底部的sio2和nacl，能够保证流进循环槽330内的洗涤水中sio2和nacl含量少，进一步避免循环管道被堵塞，进而降低检修工作量及
检修次数，避免因循环管道经常被堵塞检修而影响正常生产。
36.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
37.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。