[发明专利]基于低温喷射式制冷的单晶硅生产用除尘罐冷却系统

说明书

基于低温喷射式制冷的单晶硅生产用除尘罐冷却系统，属于低品位热源利用系统技术领域。它包括恒温水箱、第一水泵、除尘罐、储热水箱、第二水泵及发生器，所述除尘罐的底部设有换热器，所述恒温水箱、第一水泵、设置在除尘罐底部的换热器、储热水箱、第二水泵及发生器之间依次连接形成回路；还包括制冷剂泵、冷凝器、喷射器及蒸发器。本发明系统采用多模式梯级制冷，既节约了系统的能耗，又能够在短时间内实现多个除尘罐的制冷，提高了经济效益；采用蒸汽喷射式制冷系统，具有热源稳定、运动部件少、设备安全性好、系统效率高等多个优点；通过设置的换热器，换热效率高，有效保证了除尘罐的安全性和系统高效制冷。

技术领域

本发明属于低品位热源利用系统技术领域，具体涉及基于低温喷射式制冷的单晶硅生产用除尘罐冷却系统。

背景技术

随着人们经济水平和环保意识的不断提高，能源危机、环境污染等问题受到了世界各国的广泛关注。传统化石燃料燃烧不但消耗了大量能源，而且会对环境产生破坏，同时它也是温室效应的“元凶”之一。研究者们广泛致力于寻找一种新能源去代替传统化石能源，尤其是以太阳能为首的清洁能源，因其环保、高储量、可持续、经济等优点受到人们的广泛研究。

人们对太阳能电池的研究也越来越广泛，目前，硅作为太阳能电池的主要原材料，以其高储量性、制备工艺成熟、无污染、性能稳定等特点作为太阳能电池的原料。目前，高纯度大直径单晶硅还主要使用单晶炉直拉法制造，它是在1400度的真空环境下长晶的。然而，在长晶过程中，以一氧化硅粉尘为主的大量氧化物会被制造，而一般单晶炉系统都采用双螺杆干式真空泵（原来滑阀真空泵是油泵），这种真空泵对尾气中的粉尘颗粒很敏感，一般1um以上的就容易造成干泵损坏。所以需要在干泵之前设置除尘罐，拦截氧化物，以保证系统的正常运行。

因此，每次单晶炉生产周期后，除尘罐中会堆积大量一氧化硅粉尘，而一氧化硅性质非常活泼，遇空气易燃，容易造成除尘罐内滤袋高温烧坏或烫坏。目前按长晶工艺， 停炉后真空泵停止运行后，需要将除尘罐放置在阴凉通风环境内冷却较长时间，才能开清灰口，通过阀门缓慢的往罐子里通入空气。这种方式虽然简单方便，但是每次生产过后都需要进行冷却，极大地拖慢了生产进程，长此以往，会造成减产以及经济损失。另外，由于大量氧化物都会堆积在除尘罐底部造成蓄热，即使长时间的冷却也可能无法将所有粉尘完全冷却，造成开口后灰复燃。为此，设计一套高效、经济的单晶硅生产用除尘罐冷却系统，至关重要。

喷射制冷系统可以通过回收低温余热实现热驱动，目前得到了许多学者的广泛研究。相比传统压缩热泵，因其可以直接回收低温废热，且没有压缩机等运动部件，系统更加紧凑，性能系数更高。喷射制冷系统直接采用发生器回收低温余热，冷凝器排出废热，再利用蒸发器制取冷量。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一套基于低温喷射式制冷的单晶硅生产用除尘罐冷却系统，该系统有多个运行模式，可以直接先进行冷却并回收除尘罐中的热量，将其储存在储热水箱中，之后再使用回收得到的低温热源驱动喷射式制冷系统正常运行，大大地提高了系统运行效率。

本发明提供如下技术方案：基于低温喷射式制冷的单晶硅生产用除尘罐冷却系统， 其特征在于：包括恒温水箱、第一水泵、除尘罐、储热水箱、第二水泵及发生器，所述除尘罐的底部设有换热器，所述恒温水箱、第一水泵、设置在除尘罐底部的换热器、储热水箱、第二水泵及发生器之间依次连接形成回路，且所述第二水泵的出口与发生器的第一入口相连，发生器的第一出口与恒温水箱的入口相连；

还包括制冷剂泵、冷凝器、喷射器及蒸发器，所述发生器的第二出口与喷射器的第一入口相连，喷射器的第二入口与蒸发器的第一出口相连，所述喷射器的出口与冷凝器的第一入口相连，冷凝器的第一出口分别与制冷剂泵的入口及蒸发器的第一入口相连，所述制冷剂泵的出口与发生器的第二入口相连，所述蒸发器的第二出口与第一水泵的入口相连，蒸发器的第二入口与除尘罐的出口相连。