专利名称：一种高纯硅料烘干装置及烘干方法
技术领域：
本发明涉及太阳能硅料烘干技术领域，涉及ー种高纯硅料烘干装置，本发明还涉及利用该种装置对高纯硅料进行烘干的方法。
背景技术：
目前，常用的高纯多晶硅料主要有水爆块料、大块料、颗粒多晶料、碎片料、边皮料等，清洗后采用恒温鼓风方式烘干。烘干过程中，由于多晶硅料种类较多，尺寸大小不均匀，普通烘干箱烘干用时长达30-60min，烘干温度在180-200 V，烘干过程缓慢，能耗大，烘干效率较低；而且在烘干过程中会对物料表面造成污染，降低物料纯度，影响物料质量。物料在烘干完毕后，目前采用的冷却方式是自然晾干，由较高的烘干温度晾至可 成品包装的温度需要30-60min，耗时长，效率低，严重影响产能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高纯硅料烘干装置，解决了现有技术中物料烘干不均匀，烘干耗时长，效率低的技术问题。本发明的另一目的是提供ー种利用上述的装置对高纯硅料进行烘干的方法，解决了现有技术烘干过程中，容易对物料表面造成污染，降低物料纯度，影响物料质量；耗时长，严重影响产能的问题。本发明所采用的技术方案是，一种高纯硅料烘干装置，包括箱体，所述的箱体是ー种带密封门的密封箱体，箱体侧壁上开有抽真空口和真空验证孔，抽真空ロ与抽真空装置连通，真空验证孔与真空表连通；箱体的侧壁上还设有导热介质进口和导热介质出口，导热介质进口和导热介质出ロ与介质循环加热装置连通；箱体的内腔中设有连通的多层的烘盘支架，上下相邻的烘盘支架依次连通，所述烘盘支架为中空管，烘盘支架的一端与导热介质进ロ连通，烘盘支架另一端与导热介质出ロ连通，每层的烘盘支架上放置有一层烘盘；抽真空装置及介质循环加热装置分别与控制装置连接。本发明所采用的另ー技术方案是，一种高纯硅料烘干方法，利用上述的装置，按照以下步骤实施步骤I.将不同形态多晶硅料放入烘盘，然后将烘盘放置在烘盘支架上，关闭密封门，开启阀门Kl并接通真空泵，开始抽真空，当真空表指示达到20-100Pa时，先关闭阀门K1，再关闭真空泵，此时箱体内处于真空状态；步骤2.开启控制装置，当指示灯亮表示工作正常吋，仪表显示箱体内腔的温度，设定该温度不低于50°C，最高温度依据导热介质的性质进行设定，开启加热设备，对储罐底部加热，当储罐中的导热介质达到设定温度后，打开导热介质泵给箱体内输送导热介质，对箱体内部的烘盘支架进行加热，即对烘盘中的多晶硅料进行加热烘干；
步骤3.加热烘干5-15min后，打开阀门K2和K3，同时关闭阀门Kl，采用水分检测装置实时监测箱体内部的烘干效果，检测范围O. ΟΙ-lppm，当显示到达规定的含量要求，表示箱体内部的多晶硅料烘干过程结束；步骤4.烘干结束后，先关闭工作电源，再开启气动破真空ロ中的破真空蝶阀，如果气动开启不成功则开启手动破真空ロ，解除箱体内部的真空状态，然后打开密封门，取出多晶硅料即成。本发明的有益效果是I)本发明中的装置结构简单，采用导热油、水蒸气或者水作为导热介质，硅料置于烘盘中，受热均匀，烘干效果好，能耗小，效率高。2)将待烘干的高纯硅料放置在箱体内后，利用真空泵抽成真空，降低水分的汽化温度，通过加热实现烘干，在抽真空管道上安装有水分检测装置，可实时检测烘干效果。 3)烘干时间短。箱体内被抽真空后降低水分的汽化温度，加热时间短，硅料烘干速度快。4)冷却时间短。箱体内的时间短，汽化温度低，且在箱体内侧壁上还设有散热盘管，箱体内的硅料散热快，冷却时间短。
图I为本发明烘干装置的主视图；图2为本发明烘干装置的侧视图；图3为本发明烘干装置的内部剖视图；图4为本发明烘干装置中的水分检测装置安装位置示意图。图中，I.箱体，2.真空表，3.锁紧阀，4.手动破真空ロ，5.底座，6.密封门，7.抽真空ロ，8.气动破真空ロ，9.真空验证孔，10.测温电阻，11.导热介质进ロ，12.导热介质出口，13.排污ロ，14.烘盘，15.烘盘支架，16.散热盘管，17.真空泵，18.水分检测装置，19.真空缓冲罐。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。參照图I、图2及图3，本发明装置的结构是，包括箱体1，箱体I通过管线与抽真空装置及介质循环加热装置连接，抽真空装置及介质循环加热装置分别与控制装置信号连接；箱体I是ー种带密封门6的密封箱体，采用耐腐蚀、耐高温的不锈钢材质；箱体I的主体与密封门6之间通过八个锁紧阀3实现密封连接(锁紧阀3的设置是上、下、左、右各两组，每边安装两个，或根据需要每边安装两个以上数量的锁紧阀3)，关紧锁紧阀3后使得密封门6与整个箱体I内腔处于可靠的封闭状态，能够更好地保证烘干效果；箱体I的下表面设置有底座5，箱体I的底部开有排污ロ 13，用于排放冷凝水及清理污水，排污ロ 13的管道上安装有真空球阀；箱体I的侧壁设有两个破真空ロ，分别是手动破真空ロ 4和气动破真空ロ 8，手动破真空ロ 4通道中配备有破真空蝶阀，用来平衡箱体I的内外压カ；气动破真空ロ 8结构及作用与手动破真空ロ 4 一致；箱体I上还设置有抽真空ロ 7、真空验证孔9、导热介质进ロ 11和导热介质出口12 ;其中的抽真空ロ 7通过无缝不锈钢管道与真空泵机组连接；真空验证孔9通过管路与真空表2连通，真空表2设置在箱体I的外部，真空表2能够精确显示箱体I内部的真空度；參照图3，箱体I的内腔中设有多层的烘盘支架15，上下相邻的烘盘支架15依次连通，所述烘盘支架(15)为中空管，使导热介质在每层烘盘支架15内腔呈S型流动，避免热介质在烘盘支架15内形成短路直接流过，这样就充分地利用了热源换热；最下端的烘盘支架15与导热介质进ロ 11连通，最上端的烘盘支架15与导热介质出ロ 12连通。散热盘管16固定安装在箱体I内壁，散热盘管16紧挨着烘盘支架15用于散热；每层烘盘支架15上设有齿轨，齿轨上设置有烘盘14。每层烘盘支架15与各自的烘盘14实现了啮合推拉配合，既可通过控制系统自动控制，控制时的推拉速度为0-0. 2m/s，停机时，又可手动推拉。 參照图4，所述抽真空装置包括真空泵17、真空缓冲罐19及水分检测装置18，真空泵17采用两台或两台以上不同型号罗茨泵串联使用，可抽除含有大量水蒸气、带有一定腐蚀性或可凝性的气体；真空缓冲罐19设置在真空泵17与抽真空ロ 7之间的管路上，可避免抽真空装置停机后循环水倒灌入箱体；水分检测装置18的检测范围是O. ΟΙ-lppm，水分检测装置18设置在真空缓冲罐19与抽真空ロ 7之间的管路上，比真空缓冲罐19更靠近箱体1，避免发生倒灌时，对该水分检测装置18造成破坏；另外，在抽真空ロ 7与真空缓冲罐19之间设置有阀门K1，在抽真空ロ 7与水分检测装置18之间设置有阀门K2，在水分检测装置18与真空缓冲罐19之间设置有阀门K3。所述介质循环加热装置包括设置在箱体I之外的储罐，储罐中存储有导热介质，导热介质选用水、水蒸气或导热油；储罐外表面包裹有保温材料，实现保温目的；储罐上设置有导热介质输出ロ、导热介质返回ロ、导热介质循环泵及管路，导热介质输出ロ与箱体I上的导热介质进ロ 11连通，导热介质返回ロ与箱体I上的导热介质出ロ 12连通，导热介质通过管路由导热介质进ロ 11输送入烘盘支架15的内部导流管，呈S型逐步向上流动，再经导热介质出口 12返回至储罐循环利用，管路中设置有过滤器，用于过滤杂质；在储罐底部设置有加热设备，储罐中的导热介质加热温度控制在100°C -350°C。所述控制装置包括电控箱和测温电阻10，其中的电控箱采取独立放置，电控箱设置有温控仪表和超温报警装置，该温控仪表以单片机为控制中枢，具有数字PID及自整定功能；测温电阻10安装在箱体I内，测温电阻10的作用是测试箱体I的内部温度，并与电控箱通过信号线连接，电控箱另与加热设备通过信号线控制连接，当箱体I内的加热温度超过设定温度5°C或导热油温超过设定温度2°C时，超温报警装置就会立即启动报警并关断加热设备停止加热。本发明的高纯硅料烘干方法，利用上述的装置，按照以下步骤实施步骤I.将不同形态多晶硅料放入烘盘14，然后放置在烘盘支架15上，关闭密封门6,开启阀门Kl并接通真空泵17,开始抽真空,大约2-5min后，当真空表2指示达到20-100Pa时，先关闭阀门K1，再关闭真空泵17，此时箱体I内处于真空状态。步骤2.开启控制装置，当指示灯亮表示工作正常吋，仪表显示箱体I内腔的温度，设定该温度不低于50°C，最高温度依据导热介质的性质进行设定，开启加热设备，对储罐底部加热，当储罐中的导热介质达到设定温度后，打开导热介质泵给箱体I内输送导热介质，对箱体I内部的烘盘支架15进行加热，也就是对烘盘14中的多晶硅料进行加热烘干；步骤3.加热烘干5-15min后，打开阀门K2和K3，同时关闭阀门Kl，采用水分检测装置18实时监测箱体I内部的烘干效果，当显示到达规定的含量要求，表示箱体I内部的多晶硅料烘干过程结束；步骤4.烘干结束后，先关闭工作电源，开启气动破真空ロ 8中的破真空蝶阀，如果气动开启不成功则开启手动破真空ロ 4，解除箱体I内部的真空状态，然后旋动箱体I上的锁紧阀3，打开密封门6，取出多晶硅料即成。烘干后的多晶硅料可以直接进行包装。如图4所示，本发明方法中的水分检测装置工作流程是，加热启动前，开启阀门Kl，关闭阀门K2和阀门K3，待烘干即将完成吋，开启阀门K2和阀门K3，关闭阀门K l，观察水分检测装置，若显示水分含量在高纯硅烘干要求范围以内，则表明该烘干过程完成；若未达到规定要求，继续烘干直至符合要求。本发明多晶硅料的烘干原理是，将烘干的高纯硅料放置在密封的箱体内，使用真空泵抽真空，在l_3min内，真空度即稳定在20-100Pa，水分的汽化温度降低到5_25°C，通过加热实现烘干，并实时检测烘干效果，直至符合技术要求，即成。
权利要求
1.一种高纯硅料烘干装置，其特征在于包括箱体(1)， 所述的箱体(I)是一种带密封门(6)的密封箱体，箱体(I)侧壁上开有抽真空口(7)和真空验证孔(9)，抽真空口(7)与抽真空装置连通，真空验证孔(9)与真空表(2)连通； 箱体(I)的侧壁上还设有导热介质进口( 11)和导热介质出口( 12 )，导热介质进口( 11)和导热介质出口( 12)与介质循环加热装置连通； 箱体(I)的内腔中设有连通的多层的烘盘支架(15)，上下相邻的烘盘支架(15)依次连通，所述烘盘支架(15)为中空管，烘盘支架(15)的一端与导热介质进口(11)连通，烘盘支架(15)另一端与导热介质出口( 12)连通，每层的烘盘支架(15)上放置有一层烘盘(14);抽真空装置及介质循环加热装置分别与控制装置连接。
2.根据权利要求I所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的抽真空装置包括真空泵(17)、真空缓冲罐(19)及水分检测装置(18)， 真空缓冲罐(19) 一端与抽真空口(7)连通，真空缓冲罐(19)另一端与真空泵(17)连通， 在真空缓冲罐(19)与抽真空口(7)之间的管路上设置有水分检测装置(18)， 在抽真空口(7)与真空缓冲罐(19)之间的管路上设置有阀门Kl， 在抽真空口(7)与水分检测装置(18)之间的管路上设置有阀门K2， 在水分检测装置(18)与真空缓冲罐(19)之间的管路上设置有阀门K3。
3.根据权利要求I所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的介质循环加热装置包括设置在箱体(I)之外的储罐，储罐中存储有导热介质，储罐外表面包裹有保温材料，在储罐底部设置有加热设备。
4.根据权利要求I所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的控制装置包括电控箱和测温电阻(10)，测温电阻(10)设置在箱体(I)中，测温电阻(10)与电控箱信号连接。
5.根据权利要求2、3或4所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的箱体(I)的侧壁开有两个破真空口，分别是手动破真空口(4)和气动破真空口(8)。
6.根据权利要求2、3或4所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的箱体(I)内侧壁上设有散热盘管(16)，散热盘管(16)与烘盘支架(15)紧邻。
7.根据权利要求2、3或4所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的每层烘盘支架(15)与对应的烘盘(14)之间设有齿轨。
8.根据权利要求2、3或4所述的高纯硅料烘干装置，其特征在于所述的箱体(I)的底部开有排污口(13)，箱体(I)的下表面设置有底座(5)。
9.一种高纯硅料烘干方法，其特征在于利用权利要求2所述的装置，按照以下步骤实施 步骤I、将不同形态多晶硅料放入烘盘(14)，然后将烘盘(14)放置在烘盘支架(15)上，关闭密封门(6)，开启阀门Kl并接通真空泵(17)，开始抽真空，当真空表(2)指示达到20-100Pa时，先关闭阀门Kl，再关闭真空泵(17)，此时箱体(I)内处于真空状态； 步骤2、开启控制装置，当指示灯亮表示工作正常时，仪表显示箱体(I)内腔的温度，设定该温度不低于50°C，最高温度依据导热介质的性质进行设定，开启加热设备，对储罐底部加热，当储罐中的导热介质达到设定温度后，打开导热介质泵，给箱体(I)内输送导热介质，导热介质流过各层烘盘支架(15)，即对烘盘(14)中的多晶硅料进行加热烘干；步骤3、加热烘干5-15min后，打开阀门K2和K3，关闭阀门Kl，采用水分检测装置(18)实时监测箱体(I)内部的烘干效果，检测范围O. ΟΙ-lppm，当显示到达规定的含量要求，表示箱体(I)内部的多晶硅料烘干过程结束； 步骤4、烘干结束后，先关闭工作电源，再开启气动破真空口(8)中的破真空蝶阀，如果气动开启不成功则开启手动破真空口(4)，解除箱体(I)内部的真空状态，然后打开密封门(6)，取出多晶硅料，即成。
10.根据权利要求9所述的高纯硅料烘干方法，其特征在于所述的步骤2中，所述的控制装置中的超温报警装置设置为，当箱体(I)内的加热温度超过设定温度5°C或导热油温超过设定温度2 °C时，立即启动报警并关断加热设备停止加热。
全文摘要
本发明公开了一种高纯硅料烘干装置，包括箱体，箱体是一种带密封门的密封箱体，箱体的内腔中设有多层的烘盘支架，每层烘盘支架上设有齿轨，齿轨上设置有烘盘；箱体的侧壁开有两个破真空口；箱体的侧壁通过抽真空口与抽真空装置连通、通过真空验证孔与真空表连通、通过导热介质进口和导热介质出口同时与介质循环加热装置连通；抽真空装置及介质循环加热装置分别与控制装置通过信号连接。本发明还公开了一种高纯硅料烘干方法，将烘干的高纯硅料放置在密封的箱体内，使用真空泵抽真空，同时通过加热实现烘干，并实时检测烘干效果，直至符合技术要求，即成。本发明的装置及方法，结构简单，烘干效率高。
文档编号F26B25/08GK102818439SQ201210315489
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者赵可武, 李淑丽, 宋涵, 吴向龙, 尹辰 申请人:西安隆基硅材料股份有限公司, 无锡隆基硅材料有限公司, 宁夏隆基硅材料有限公司, 银川隆基硅材料有限公司