CN108441947B - 硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，包括给锅炉供给氩气的液氩罐，液氩罐与锅炉之间通过汽化装置连接，锅炉设有锅炉冷却液夹层，锅炉的锅炉冷却液夹层的进液端A通过泵体A与冷却液池的出液端E连通，锅炉的锅炉冷却液夹层的出液端A通过板式热交换器与冷却液池的进液端E连通，汽化装置的设有换热夹层A，板式热交换器的热交换器冷却液与换热夹层A连通。从上述结构可知，本发明的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，利用硅料铸锭锅炉的生产工艺中的液氩汽化吸热来作对锅炉冷却液的热交换冷却液进行制冷，保证热交换效果的同时，还能使液氩的汽化装置表面避免冻结。

Description

硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统

技术领域

本发明涉及硅料铸锭锅炉的冷却循环的技术领域，具体涉及一种硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统。

背景技术

光电领域中，硅是非常重要和常用的半导体原料，是太阳能电池最理想的原材料。制备硅片的过程一般包括硅原料的清洗、硅料铸锭、硅锭切方、硅方切片等工序。在整个制备过程中，耗时最长、能耗最大的过程为硅料铸锭。清洗后的硅料放入锅炉中，在惰性气体的气氛下加热溶解、然后结晶形成硅锭。这个过程中，铸锭用的坩埚内的温度极高，为了防止锅炉烧坏，锅炉设有夹层，利用冷却液对锅炉本身进行降温。而冷却锅炉后的冷却液就需要及时降温并在此循环至锅炉继续给锅炉降温。目前的企业一般都是通过制冷机制出的冷却剂对已经给锅炉降温后的锅炉冷却液进行热交换降温，但是这样显然会额外了增加能耗。

另外，氩气一般都是以液氩状态进行运输储存，但是在进入锅炉中的时候要求必须是氩气，而由于液氩汽化会吸收大量的热量，从而会导致液压的汽化装置冻结，不仅影响了液氩的继续汽化的效率，而且也不便于对气化装置的拆装维护；而且经过汽化装置汽化后的氩气温度相对锅炉内的温度而言很低，所以当氩气进入到锅炉内后，会导致锅炉内的温度产生波动，不仅进一步增加了锅炉铸锭的能耗，而且还会影响硅料铸锭的质量。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，利用硅料铸锭锅炉的生产工艺中的液氩汽化吸热来作对锅炉冷却液的热交换冷却液进行制冷，保证热交换效果的同时，降低了生产能耗，并且还能使液氩的汽化装置表面避免冻结，进而便于汽化装置的拆装维护；利用经过冷却锅炉后的锅炉冷却液通过对汽化后的氩气在进入锅炉之前进行预热，从而避免温度较低的氩气进入锅炉后对锅炉内的温度引起波动，从而影响硅料铸锭的质量和增加能耗，同时预热氩气的同时也是对锅炉冷却液进行了一次预冷，从而也能够使锅炉冷却液在冷却锅炉之后可以快速有效地降温，从而循环后再次对锅炉进行冷却；通过汇总管的作用，使得汽化装置的热交换效果提高，避免氩气使用量较大情况下，汽化装置仍然能够正常使用，不会发生冻结现象；通过冷却塔的作用，从而当锅炉的加热功率较高、锅炉内温度较高的时候，可以保证锅炉冷却液经过循环后还能够对锅炉进行有效冷却。

本发明所采取的技术方案是：

硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，包括硅料铸锭的锅炉，还包括给锅炉供给氩气的液氩罐，所述液氩罐与锅炉之间通过汽化装置连接，所述锅炉设有锅炉冷却液夹层，所述锅炉的锅炉冷却液夹层的进液端A通过泵体A与冷却液池的出液端E连通，所述锅炉的锅炉冷却液夹层的出液端A通过板式热交换器与冷却液池的进液端E连通，所述汽化装置的设有换热夹层A,所述板式热交换器的热交换器冷却液的进液端B与换热夹层A的出液端C连通，所述板式热交换器的热交换器冷却液的出液端B与换热夹层A的进液端C连通。

本发明进一步改进方案是，所述汽化装置通过液氩输送管与液氩罐连通、通过氩气输送管与锅炉连通，所述氩气输送管的表面设有换热夹层B，所述换热夹层B的进液端D通过管道A与锅炉冷却夹层的出液端A连通，所述换热夹层B的出液端D通过管道B与板式热交换器的锅炉冷却液进液端连通。

本发明更进一步改进方案是，所述板式热交换器的热交换器冷却液的出液端B通过管道C与换热夹层A的出液端C连通，所述管道C通过三通管A分别并联连通有管道D和管道E，所述管道D和管道E分别通过三通管C与管道F连通，并通过管道F与换热夹层A的出液端C连通。

本发明更进一步改进方案是，所述管道F设有泵体B。

本发明更进一步改进方案是，所述板式热交换器的的锅炉冷却液出液端连通有管道G，所述管道D直接与管道F连通，所述管道E与管道G通过三通管B连通形成汇总管后，再通过三通管C与管道F连通，所述汇总管上设有三通管D，所述汇总管通过三通管D与管道H连通，并通过管道H与冷却液池的进液端E连通。

本发明更进一步改进方案是，所述管道D上设有阀门A，所述管道E上设有阀门B，所述三通管C与三通管D之间还设有阀门C。

本发明更进一步改进方案是，所述管道H通过三通管E与管道I连通，所述管道I与冷却塔的进液端F连通，所述冷却塔的出液端F通过管道J与冷却液池的进液端E’连通。

本发明更进一步改进方案是，所述管道I上设有阀门D，所述管道H上、位于三通管E与冷却液池之间设有阀门E。

本发明更进一步改进方案是，所述锅炉的锅炉冷却液夹层的进液端A通过管道K与冷却液池的出液端E连通，所述泵体A连通设于管道K上。

本发明更进一步改进方案是，所述换热夹层A的出液端C通过管道L与板式热交换器的热交换器冷却液的进液端B连通。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，利用硅料铸锭锅炉的生产工艺中的液氩汽化吸热来作对锅炉冷却液的热交换冷却液进行制冷，保证热交换效果的同时，降低了生产能耗，并且还能使液氩的汽化装置表面避免冻结，进而便于汽化装置的拆装维护。

第二、本发明的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，利用经过冷却锅炉后的锅炉冷却液通过对汽化后的氩气在进入锅炉之前进行预热，从而避免温度较低的氩气进入锅炉后对锅炉内的温度引起波动，从而影响硅料铸锭的质量和增加能耗，同时预热氩气的同时也是对锅炉冷却液进行了一次预冷，从而也能够使锅炉冷却液在冷却锅炉之后可以快速有效地降温，从而循环后再次对锅炉进行冷却。

第三、本发明的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，通过汇总管的作用，使得汽化装置的热交换效果提高，避免氩气使用量较大情况下，汽化装置仍然能够正常使用，不会发生冻结现象。

第四、本发明的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，通过冷却塔的作用，从而当锅炉的加热功率较高、锅炉内温度较高的时候，可以保证锅炉冷却液经过循环后还能够对锅炉进行有效冷却。

附图说明：

图1为本发明结构的示意图。

具体实施方式：

如图1可知，本发明的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统包括硅料铸锭的锅炉1，还包括给锅炉1供给氩气的液氩罐2，所述液氩罐2与锅炉1之间通过汽化装置3连接，所述锅炉1设有锅炉冷却液夹层，所述锅炉1的锅炉冷却液夹层的进液端A通过泵体A24与冷却液池9的出液端E连通，所述锅炉1的锅炉冷却液夹层的出液端A通过板式热交换器8与冷却液池9的进液端E连通，所述汽化装置3的设有换热夹层A6,所述板式热交换器8的热交换器冷却液的进液端B与换热夹层A6的出液端C连通，所述板式热交换器8的热交换器冷却液的出液端B与换热夹层A6的进液端C连通；所述汽化装置3通过液氩输送管4与液氩罐2连通、通过氩气输送管5与锅炉1连通，所述氩气输送管5的表面设有换热夹层B7，所述换热夹层B7的进液端D通过管道A12与锅炉冷却夹层的出液端A连通，所述换热夹层B7的出液端D通过管道B13与板式热交换器8的锅炉冷却液进液端连通；所述板式热交换器8的热交换器冷却液的出液端B通过管道C17与换热夹层A6的出液端C连通，所述管道C17通过三通管A分别并联连通有管道D21和管道E22，所述管道D21和管道E22分别通过三通管C与管道F15连通，并通过管道F15与换热夹层A6的出液端C连通；所述管道F15设有泵体B25；所述板式热交换器8的的锅炉冷却液出液端连通有管道G14，所述管道D21直接与管道F15连通，所述管道E22与管道G14通过三通管B连通形成汇总管23后，再通过三通管C与管道F15连通，所述汇总管23上设有三通管D，所述汇总管23通过三通管D与管道H18连通，并通过管道H18与冷却液池9的进液端E连通；所述管道D21上设有阀门A27，所述管道E22上设有阀门B28，所述三通管C与三通管D之间还设有阀门C29；所述管道H18通过三通管E与管道I19连通，所述管道I19与冷却塔10的进液端F连通，所述冷却塔10的出液端F通过管道J20与冷却液池9的进液端E’连通；所述管道I19上设有阀门D26，所述管道H18上、位于三通管E与冷却液池9之间设有阀门E30；所述锅炉1的锅炉冷却液夹层的进液端A通过管道K11与冷却液池9的出液端E连通，所述泵体A24连通设于管道K11上；所述换热夹层A6的出液端C通过管道L16与板式热交换器8的热交换器冷却液的进液端B连通。所述锅炉冷却液为水、所述冷却液池9内的冷却液为水，所述板式热交换器8的热交换器冷却液也为水。

本发明正常使用的时候， 冷却液池9内的水通过泵体A24输送至锅炉1的锅炉冷却液夹层的进液端A，对锅炉1进行冷却，当锅炉1开始使用的时候，由于锅炉1内温度较高，所以锅炉冷却液夹层内的水对锅炉进行冷却，使锅炉冷却液夹层的出液端A的水的温度较高，然后锅炉使用的时候，由于反应需要将氩气作为保护气，所以液氩罐2内的液氩需要通过汽化装置3进行汽化，而汽化的过程需要吸热，所以会对汽化装置3的周围起到冷却作用，而汽化后的氩气输送管5内的氩气温度相对较低，直接进入锅炉1内会对锅炉1内的温度产生影响，导致硅料铸锭时间延长、能耗增加；所以板式热交换器8的热交换器冷却液进液端与汽化装置3所设的换热夹层A6的出液端C连通后，热交换器冷却液进液端的水温极低，而氩气输送管5的换热夹层B7通过刚对锅炉1进行冷却的温度较高的水进行换热，从而使氩气输送管5内的氩气进行预热，同时氩气输送管5内的氩气也对刚对锅炉1进行冷却的温度较高的水进行初次降温；然后经过氩气输送管5内的氩气初次降温的水再次经过板式热交换器8、与经过汽化装置3冷却的水进行性热交换，从而再次降温；阀门A27和阀门E30打开，阀门B28和阀门C29关闭，然后经过热交换的热交换器冷却液的水再次进入汽化装置3的换热夹层A6进行降温制冷，经过热交换的锅炉冷却液的水则进入冷却液池9。

当氩气使用量较大的时候，阀门A27关闭，阀门B28、阀门C29和阀门E30打开，从而增加了汽化装置3的换热夹层A6内的水的流量，避免汽化装置3发生冻结，同时也能进一步提高锅炉冷却液的冷却效果。

当锅炉1内硅料铸锭所需的功耗较大、导致温度较高、需要冷却的量较大的时候，由于锅炉1的锅炉冷却液夹层内的锅炉冷却液的单位流量不会变化，所以导致锅炉冷却液夹层的出液端A的水的温度会更高，即使经过板式热交换器8之后，板式热交换器8的锅炉冷却液出液端的水的温度还是会更高，此时阀门D26打开，阀门E30关闭，使板式热交换器8的锅炉冷却液出液端的水可以先通过冷却塔10进一步降温后再进入冷却液池9，保证泵体A24从冷却液池9输送至锅炉冷却液夹层内的水温能够达到有效降温锅炉1的效果。

Claims (8)

1.硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：包括硅料铸锭的锅炉（1），还包括给锅炉（1）供给氩气的液氩罐（2），所述液氩罐（2）与锅炉（1）之间通过汽化装置（3）连接，所述锅炉（1）设有锅炉冷却液夹层，所述锅炉（1）的锅炉冷却液夹层的进液端A通过泵体A（24）与冷却液池（9）的出液端E连通，所述锅炉（1）的锅炉冷却液夹层的出液端A通过板式热交换器（8）与冷却液池（9）的进液端E连通，所述汽化装置（3）的设有换热夹层A（6）,所述板式热交换器（8）的热交换器冷却液的进液端B与换热夹层A（6）的出液端C连通，所述板式热交换器（8）的热交换器冷却液的出液端B与换热夹层A（6）的进液端C连通，

所述汽化装置（3）通过液氩输送管（4）与液氩罐（2）连通、通过氩气输送管（5）与锅炉（1）连通，所述氩气输送管（5）的表面设有换热夹层B（7），所述换热夹层B（7）的进液端D通过管道A（12）与锅炉冷却夹层的出液端A连通，所述换热夹层B（7）的出液端D通过管道B（13）与板式热交换器（8）的锅炉冷却液进液端连通，

所述板式热交换器（8）的热交换器冷却液的出液端B通过管道C（17）与换热夹层A（6）的进液端C连通，所述管道C（17）通过三通管A分别并联连通有管道D（21）和管道E（22），所述管道D（21）和管道E（22）分别通过三通管C与管道F（15）连通，并通过管道F（15）与换热夹层A（6）的进液端C连通。

2.如权利要求1所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述管道F（15）设有泵体B（25）。

3.如权利要求1所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述板式热交换器（8）的的锅炉冷却液出液端连通有管道G（14），所述管道D（21）直接与管道F（15）连通，所述管道E（22）与管道G（14）通过三通管B连通形成汇总管（23）后，再通过三通管C与管道F（15）连通，所述汇总管（23）上设有三通管D，所述汇总管（23）通过三通管D与管道H（18）连通，并通过管道H（18）与冷却液池（9）的进液端E连通。

4.如权利要求3所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述管道D（21）上设有阀门A（27），所述管道E（22）上设有阀门B（28），所述三通管C与三通管D之间还设有阀门C（29）。

5.如权利要求3所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述管道H（18）通过三通管E与管道I（19）连通，所述管道I（19）与冷却塔（10）的进液端F连通，所述冷却塔（10）的出液端F通过管道J（20）与冷却液池（9）的进液端E’连通。

6.如权利要求5所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述管道I（19）上设有阀门D（26），所述管道H（18）上、位于三通管E与冷却液池（9）之间设有阀门E（30）。

7.如权利要求1所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述锅炉（1）的锅炉冷却液夹层的进液端A通过管道K（11）与冷却液池（9）的出液端E连通，所述泵体A（24）连通设于管道K（11）上。

8.如权利要求1所述的硅料铸锭锅炉的冷却水循环系统，其特征在于：所述换热夹层A（6）的出液端C通过管道L（16）与板式热交换器（8）的热交换器冷却液的进液端B连通。