一种多晶硅还原炉冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅生产设备技术领域，尤其涉及一种多晶硅还原炉冷却系统。


背景技术：

2.多晶硅的生产主要采用“改良西门子法”。通过“改良西门子法”生产多晶硅时，需要将一定配比的三氯氢硅和氢气的混合气体通入至还原炉中，混合气体自还原炉底盘上的进气口喷入，在高于1000℃的温度下发生气相化学沉积反应，反应生成的硅晶体沉积于通电的硅芯上，随着反应的持续进行，硅芯不断生长最终达到产品要求。待还原炉运行一定周期后，会进行拆炉作业，将生长结束的硅棒取出，再重新装入硅芯进行生长。在生产过程中，还原炉内的温度高达1100℃；在多晶硅棒生长完成，需要卸炉时，需要对还原炉进行冷却，以便于进行拆炉作业。
3.目前，采用的方式是设置单独的冷却系统，在还原炉钟罩夹套中通入低温水，对还原炉进行冷却。但是，这种方式会造成原来钟罩冷却水系统内的高温水被排净，再次投用时，容易发生降压闪蒸，形成水夹汽的水锤现象，对管道的振动大，易造成管道焊缝崩裂，从而产生安全隐患，而且会增加运行和维护成本。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种多晶硅还原炉冷却系统，主要目的在于降低还原炉拆炉时的温度，提升生产效率，降低生产成本。
5.为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
6.本实用新型的实施例提供一种多晶硅还原炉冷却系统，包括：钟罩冷却水系统、电极冷却水系统和停炉冷却水系统；
7.所述钟罩冷却水系统包括：水容器一和水泵一；
8.所述水泵一的输入端与所述水容器一连通；所述水泵一的输出端通过管道一与还原炉的钟罩冷却水入口连通；所述管道一上依次设置有上水阀一和上水阀二；
9.所述还原炉的钟罩冷却水出口通过管道二与所述水容器一连通；所述管道二上依次设置有回水调节阀和隔断阀；
10.所述电极冷却水系统包括：水容器二，水泵二，空冷器和换热器一；
11.所述水泵二的输入端与所述水容器二连通；
12.所述空冷器的输入端通过管道三与所述水泵二的输出端连通；所述空冷器的输出端通过管道四与所述还原炉的电极冷却水入口连通；
13.所述换热器一的输入端通过管道五与所述水泵二的输出端连通；所述换热器一的输出端通过所述管道四与所述还原炉的电极冷却水入口连通；所述还原炉的电极冷却水出口通过管道六与所述水容器二连通；
14.所述停炉冷却水系统包括：变频泵和换热器二；
15.所述变频泵的输入端通过冷却水管一与所述管道二连通；所述冷却水管一与所述管道二的连接点位于所述回水调节阀与所述隔断阀之间；所述冷却水管一上设置有控制阀一；所述冷却水管一上设置有温度传感器和压力传感器一；
16.所述换热器二的高温流体入口与所述变频泵的输出端连通；所述换热器二的高温流体出口通过冷却水管二与所述管道六连通；所述冷却水管二上设置有控制阀二；
17.所述换热器二的低温流体入口通过冷却水管三与所述管道四连通；所述冷却水管三上设置有控制阀三；所述换热器二的低温流体出口通过冷却水管四与所述管道一连通；所述冷却水管四上设置有控制阀四；所述冷却水管四与所述管道一的连接点位于所述上水阀一和所述上水阀二之间；所述冷却水管四上设置有压力传感器二。
18.进一步地，所述控制阀二为电动调节阀；
19.所述控制阀四为电动调节阀。
20.进一步地，所述控制阀一为电磁阀；
21.所述控制阀三为电磁阀。
22.进一步地，所述上水阀一为电磁阀；
23.所述上水阀二为电磁阀。
24.进一步地，所述回水调节阀为电动调节阀。
25.进一步地，所述隔断阀为电磁阀。
26.进一步地，还包括：控制装置；
27.所述控制装置与所述水泵一、所述水泵二、所述变频泵、所述控制阀一、所述控制阀二、所述控制阀三、所述控制阀四、所述上水阀一、所述上水阀二、所述回水调节阀和所述隔断阀分别连接，以进行控制。
28.进一步地，所述水容器一为罐状结构。
29.进一步地，所述水容器二为罐状结构。
30.借由上述技术方案，本实用新型多晶硅还原炉冷却系统至少具有下列优点：
31.能够降低还原炉拆炉时的温度，提升生产效率，降低生产成本。
32.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
33.图1为本实用新型实施例提供的一种多晶硅还原炉冷却系统的示意图。
34.图中所示：
35.1为水容器一，2为水泵一，3为上水阀一，4为上水阀二，5为回水调节阀，6为隔断阀，7为水容器二，8为水泵二，9为空冷器，10为换热器一，11为变频泵，12为换热器二，13为控制阀一，14为控制阀二，15为控制阀三，16为控制阀四，17为温度传感器，18为压力传感器一，19为压力传感器二，20为还原炉，20-1为钟罩夹套。
具体实施方式
36.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
37.如图1所示，本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，包括：钟罩冷却水系统、电极冷却水系统和停炉冷却水系统；
38.钟罩冷却水系统包括：水容器一1和水泵一2；水容器一1用于储存钟罩冷却水；本实施例优选，水容器一1为罐状结构，结构可靠，取材方便。
39.水泵一2的输入端与水容器一1连通，用于抽吸水容器一1内的钟罩冷却水。水泵一2的输出端通过管道一与还原炉20的钟罩冷却水入口连通，将冷却水通入钟罩夹套20-1内，对还原炉20进行冷却。管道一上依次设置有上水阀一3和上水阀二4，以控制管道一的开闭。上水阀一3和上水阀二4以水流方向依次间隔设置。本实施例的优选，上水阀一3为电磁阀，以方便控制；上水阀二4为电磁阀，以方便控制。
40.还原炉20的钟罩冷却水出口通过管道二与水容器一1连通；与还原炉20换热后的冷却水回流至水容器一1，形成循环。管道二上依次设置有回水调节阀5和隔断阀6；回水调节阀5和隔断阀6以水流方向依次间隔设置。回水调节阀5和隔断阀6均能够控制管道二的开闭。本实施例优选，回水调节阀5为电动调节阀，以便于调节通过管道二的水流量。本实施例优选，隔断阀6为电磁阀，以便于控制管道二的通断。
41.电极冷却水系统包括：水容器二7，水泵二8，空冷器9和换热器一10；水容器二7用于储存电极冷却水。本实施例优选，水容器二7为罐状结构，结构可靠，取材方便。水泵二8的输入端与水容器二7连通，用于抽吸水容器二7内的冷却水。
42.空冷器9的输入端通过管道三与水泵二8的输出端连通；空冷器9的输出端通过管道四与还原炉20的电极冷却水入口连通；水泵二8输出的冷却水经过空冷器9冷却后流入还原炉20对还原炉20的电极进行冷却。
43.换热器一10的输入端通过管道五与水泵二8的输出端连通；换热器一10的输出端通过管道四与还原炉20的电极冷却水入口连通；水泵二8输出的冷却水经过换热器一10的冷却后流入还原炉20对还原炉20的电极进行冷却。水泵二8输出的冷却水可以选择通过空冷器9冷却或换热器一10冷却，也可以同时进行冷却。还原炉20的电极冷却水出口通过管道六与水容器二7连通，冷却电极后的冷却水通过管道六回流至水容器二7。换热器一10优选为板式换热器。
44.停炉冷却水系统包括：变频泵11和换热器二12；变频泵11的输入端通过冷却水管一与管道二连通；冷却水管一与管道二的连接点位于回水调节阀5与隔断阀6之间；冷却水管一上设置有控制阀一13；本实施例优选，控制阀一13为电磁阀，以方便控制冷却水管一的通断。冷却水管一上设置有温度传感器17和压力传感器一18，以监测冷却水管一内的温度和压力。
45.换热器二12的高温流体入口与变频泵11的输出端连通；换热器二12的高温流体出口通过冷却水管二与管道六连通，以使从还原炉20钟罩出来的高温冷却水能够通过换热器二12换热后进入水容器二7；冷却水管二上设置有控制阀二14；本实施例优选，控制阀二14为电动调节阀，以便于调节冷却水管二的流量。
46.换热器二12的低温流体入口通过冷却水管三与管道四连通；从水容器二7流出的
冷却水经过空冷器9和\或换热器一10冷却后，流入换热器二12换热。冷却水管三上设置有控制阀三15；本实施例优选控制阀三15为电磁阀，以便于控制冷却水管三的通断。
47.换热器二12的低温流体出口通过冷却水管四与管道一连通；经过换热器二12换热后的冷却水通过管道一进入还原炉20的钟罩夹套20-1，对还原炉20进行冷却。冷却水管四上设置有控制阀四16；本实施例优选，控制阀四16为电动调节阀，以便于调节冷却水管四的流量。冷却水管四与管道一的连接点位于上水阀一3和上水阀二4之间；冷却水管四上设置有压力传感器二19，用于监测冷却水管四内的压力。
48.本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，能够降低还原炉20拆炉时的温度，提升生产效率，降低生产成本。
49.本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，基于还原炉20生产中的钟罩高温冷却水系统和电极中温冷却水系统，再合理控制和调节冷却水的换热和流动，能够防止还原炉20的钟罩夹套20-1内部出现汽化闪蒸的水锤现象，使设备稳定性更高；同时避免了单独设置拆炉冷却系统时，两种不同压力和温度的系统相窜。
50.本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，利用了电极冷却中温水系统，不再增加单独的冷却系统，降低了成本。
51.作为上述实施例的优选，本实用新型的实施例提供一种多晶硅还原炉冷却系统，还包括：控制装置；控制装置与水泵一2、水泵二8、变频泵11、控制阀一13、控制阀二14、控制阀三15、控制阀四16、上水阀一3、上水阀二4、回水调节阀5和隔断阀6分别连接，以进行控制，可以实现自动控制。
52.还原炉20正常生产时，关闭控制阀一13、控制阀二14、控制阀三15和控制阀四16，钟罩冷却水系统中，钟罩高温冷却水由水泵一2抽出通过上水阀一3、上水阀二4进入还原炉20的钟罩夹套20-1，冷却还原炉20的钟罩后，经钟罩回水调节阀5、隔断阀6回到水容器一1中进行闪蒸，循环使用。电极冷却水系统中的电极中温水由水泵二8抽出通过空冷器9冷却，冷却量不足由换热器一10进行补充，达到要求的冷却水冷却电极后回到水容器二7中。
53.还原炉20正常生产结束后，进入硅棒冷却阶段：此时关闭回水调节阀5、隔断阀6，打开控制阀一13、控制阀二14、控制阀三15和控制阀四16，启动变频泵11，钟罩高温水由变频泵11经换热器二12，被电极中温水冷却，直至达到设定温度后，通入还原炉20的钟罩夹套20-1对还原炉20进行冷却。钟罩高温水的压力由压力传感器一18和压力传感器二19进行监控，通过控制阀四16进行调整冷却水流量和压力；电极中温水根据高温水温度，由控制阀二14进行调节。
54.本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，还原炉20拆炉后硅棒温度能降到60℃以下，可立即进行硅棒拆卸，减少硅棒在空气中暴露的时间，进而降低了硅棒被污染风险，能有效控制硅棒表金属含量；
55.本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，能够减少硅棒冷却时间，有效减少了还原炉20非在产时间，提高产能。
56.本实用新型的一个实施例提出的一种多晶硅还原炉冷却系统，能够改善还原大厅工作环境，降低还原大厅送风空调负荷。
57.进一步说明，虽然术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被
称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。这没有脱离示例性实施例的范围。类似地，元件一、元件二也不代表元件的顺序，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。
58.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
59.本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
60.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。