[实用新型]多晶铸锭生产循环冷却水节能装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种多晶硅铸锭生产用循环冷却水节能装置，具体是指通过提高多晶硅铸锭生产用工艺循环冷却水的温度，从而大幅减小循环冷却水装置的运行功率，使多晶硅锭的品质不受任何影响的循环冷却水装置。

背景技术

多晶硅铸锭炉是用于铸造大型多晶硅锭的设备，它是将硅料高温熔融后通过定向凝固冷凝结晶，使其形成晶向一致的硅锭，从而达到太阳能电池生产对硅片品质的要求。

多晶硅铸锭的主要生产工艺过程是：将多晶硅料装入喷有涂层的石英坩埚内后放在定向凝固块上，关闭炉膛后真空系统启动，将炉膛抽至本底真空，然后加热。待硅料完全熔化后，隔热笼缓慢往上提升，通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔的水冷内壁上，使硅料中形成一个竖直温度梯度。这个温度梯度使坩埚内的硅液从底部开始凝固，晶体从熔体底部向顶部生长。长晶完成后，硅锭经过退火、冷却后出炉即完成整个铸锭生产过程。在此过程中炉腔内壁不断吸收从定向凝固块等散发出的热量，该热量需要通过炉腔夹层中的循环冷却水带走。

铸锭生产过程中最重要的就是长晶速率的控制，影响长晶速率的众多因素中通过定向凝固块所散发出的热量起了决定性的作用。而定向凝固块和炉腔内壁间的温差又是影响散热量的关键因素，炉腔内壁的热量需要通过循环冷却水带走，因此循环冷却水温度成了铸锭生产过程中关键的工艺参数之一。

当前实际生产中几乎所有的多晶硅铸锭炉循环冷却水温度都是控制在24±1℃左右。要达到这个温度要求，需要采用循环冷却水系统。现有循环冷却水系统主要由半封闭螺杆压缩机（冷冻机组）、水冷冷凝器、过滤器、液路控制阀、电子膨胀阀、板式蒸发器、电气控制系统等组成。以100MW产能20台450型多晶硅铸锭炉的系统为例，需要75Kw的水泵2台，30Kw水泵1台，7.5Kw风机2台，360Kw的冷冻机组一台，就是由于大功率冷冻机组的存在且长期运行，系统投资规模大，运行成本特高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有循环冷却水装置投资规模大、运行成本高的缺陷，提出一种多晶铸锭生产循环冷却水节能装置，它既能满足多晶铸锭生产对循环冷却水的需要，又能降低投资和运行成本，确保多晶铸锭的生产过程稳定可靠地运行。

本实用新型的技术解决方案是，所述多晶铸锭生产循环冷却水节能装置包括冷却塔、有水冷系统的多晶硅铸锭炉、外循环水池、外循环水泵、换热器、内循环水池、内循环水泵，其结构特点是，所述冷却塔、外循环水池、外循环水泵、外循环进水管、换热器的A组进水口与出水口、外循环回水管依次串联组成第一封闭回路而成为外循环冷却系统；所述内循环水池、内循环水泵、换热器的b组进水口与出水口、内循环进水管、多晶硅铸锭炉的水冷系统、内循环回水管依次串联组成第二封闭回路而成为内循环冷却系统。

以下对本实用新型做出进一步说明。

参见图1，由上述结构可知本实用新型省却了大功率的冷冻机组，而是由内循环冷却和外循环冷却两个独立系统组成，内循环冷却系统的作用是通过循环水保持多晶铸锭炉工作的温度在要求的范围内；外循环冷却系统的功能是为内循环冷却系统提供冷源；本装置内、外循环冷却系统通过换热器5进行间接换热。所述内循环水泵和外循环水泵均可采用变频控制，内循环水泵根据水的压力来控制变频；还可在外循环管路增加自动温控装置，根据温度自动调节水泵开度。

本实用新型的技术原理是，将多晶铸锭生产用循环冷却水的温度设定在32℃或以上，通过对配套的铸锭生产工艺作适当调整，使多晶硅锭的长晶速率与循环冷却水的温度设定在24℃时完全一致。本装置将外循环冷却系统的冷却水通过冷却塔1降到30℃或以下，然后通过换热器5将内循环冷却系统的循环冷却水温度降到32℃左右，使装置的运行需要和配套的生产工艺一致。因为冷却塔1的冷却极限温度就是环境的湿球温度，我国绝大部分地区环境的湿球温度都在24℃至29℃之间，因此如果循环冷却水的温度设定为24℃，光靠冷却塔是不可能达到要求的，必须还要运用冷冻机组。只有将循环冷却水的温度设定在32℃或以上，装置才能省去大功率冷冻机组，同时配套的生产工艺使产品质量不受任何影响，该装置才发挥出它的节能功效。

由以上可知，本实用新型为一种多晶铸锭生产循环冷却水节能装置，它既能满足多晶铸锭生产对循环冷却水的需要，又能降低投资和运行成本，确保多晶铸锭的生产过程稳定可靠地运行，确保产品品质，能满足循环水装置的节能、高效且性能稳定等要求。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

在图中：