CN115285999A - 一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统和推料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了多晶硅生产技术领域的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统和推料方法，旨在解决现有技术中硅粉推料操作麻烦且难以进行有效控制的问题。其包括硅粉储罐、流化床和控制单元，所述硅粉储罐和流化床之间连接有推料管线；所述硅粉储罐上接设有氢气接入口，所述硅粉储罐和流化床上分别设有第一压力监测点和第二压力监测点，所述第一压力监测点和所述第二压力监测点均与控制单元电性连接，所述推料管线上设有下料阀，控制单元根据压差调整下料阀的启闭状态；本发明用于三氯氢硅生产中硅粉的自动推料作业，可根据流化床的需求进行硅粉的定量控制供给，节约了人力并可有效保障流化床内部稳定状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统和推料方法，属于多晶硅生产技术领域。
背景技术
在三氯氢硅合成过程中，有不同的硅粉推料方法，包括连续性推料方法，间隔性手动推料方法。其中连续性推料方法是设定硅粉储罐的压力在一定值，硅粉通过硅粉储罐和流化床的压差进入流化床。间隔性手动推料方法是通过人为操作，给硅粉储罐充压，然后打开硅粉储罐下料阀门，硅粉通过硅粉储罐和流化床的压差进入流化床。
通过研究，在两种硅粉输送方式中，其中连续性推料方法由于下料不畅，或者人为干扰硅粉容易导致硅粉在阀门的阀腔内堆积，造成对阀门的磨损从而产生泄漏，造成安全事故，且在流化床需要大量补充硅粉的时候连续性下料不能满足流化床所需要的硅粉量。间隔性手动推料方法需要人为操作阀门进行推料，增加人为操作步骤，且人工操作不能保证单位时间内硅粉的补充量，容易给流化床床层高度、流化床内部测温点及流化床状态造成不稳定的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统和推料方法，用于三氯氢硅生产中硅粉的自动推料作业，可根据流化床的需求进行硅粉的定量控制供给，节约了人力并可有效保障流化床内部稳定状态。
为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
一方面，本发明提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，包括硅粉储罐、流化床和控制单元，所述硅粉储罐和流化床之间连接有推料管线；
所述硅粉储罐上接设有氢气接入口，所述硅粉储罐和流化床上分别设有第一压力监测点和第二压力监测点，所述第一压力监测点和所述第二压力监测点均与控制单元电性连接，所述推料管线上设有下料阀，所述下料阀的电气控制元件与控制单元电性连接；
所述控制单元用于计算第一压力监测点和第二压力监测点的压差，控制单元根据压差调整下料阀的启闭状态。
具体的，所述推料管线包括一段竖直设于硅粉储罐下方的竖管，所述下料阀包括安装于竖管位置上的第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀。
具体的，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀的阀片均垂直于竖管所在的管线。
另一方面，本发明提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，包括根据上述所设置的自动推料系统，所述自动推料方法包括如下步骤：
步骤S1：检查相关设备与部件的状态，将自动推料系统设置为初始状态，确认系统运行压差的开始值与结束值；
步骤S2：启动控制单元，检测第一压力监测点和第二压力监测点的压力值并计算压差，打开氢气接入口上的充压阀门，对硅粉储罐进行升压；
步骤S3：在压差首次到达结束值时忽略结束步骤，继续充压；
步骤S4：控制充压阀为打开状态，当压差达到系统运行压差的开始值时，首先控制充压阀门关闭，再控制下料阀打开，硅粉储罐向流化床冲入硅粉；
步骤S5：当压差到达系统运行压差的结束值时，控制下料阀关闭，完成一次推料操作，推料操作完成后开始计算等待时间，直至等待到设定时间间隔；
步骤S6：重复步骤S4-S5，直至产生工作完毕控制各动作机构状态为非工作状态。
具体的，系统运行压差的开始值为0.3-0.5MPa，系统运行压差的结束值为0.15-0.2MPa。
具体的，所述下料阀由第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀构成，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均与控制单元电性连接，控制下料阀关闭时，第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀以硅粉流动的反方向依次关闭，控制下料阀打开时，第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀以硅粉流动的正方向依次打开。
具体的，所述充压阀门的控制开度为10%-50%。
具体的，控制单元采用周期性压差检测，检测时间间隔为30-60min。
具体的，所述控制单元还包括系统运行指示灯，所述系统运行指示灯由红绿两种颜色构成，系统异常时仅控制红色系统运行指示灯常亮，系统正常运行时仅控制绿色系统运行指示灯常亮。
具体的，还包括复位步骤，所述复位步骤用于在步骤S2-S6出现异常时回归至步骤S1。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统和推料方法，通过在硅粉储罐和流化床上设定测压点，通过周期性检测压差的方式对下料阀进行控制，可根据流化床反应器所需要的硅粉量进行补充，避免了连续推料推料造成的硅粉堆积、下料不畅以及床层波动，可简化人工操作的同时进一步提升操作的准确性，有利于保障流化床床层高度，维持流化床反应器内部的稳定状态；
2、本发明通过设置周期性间隔检测时间，控制硅粉不会在短时间内反复向流化床内供应硅粉，可防止常温的硅粉连续进入高温的流化床对流化床内部的温度产生影响；
3、本发明将下料阀设置为三段式的控制阀并对每个控制阀引入时序控制，通过利用时序控制制动三个控制阀并控制阀片垂直安装，可有效防止硅粉的堆积和对阀门阀腔的阻塞，同时可降低对下方控制阀的磨损，有利于提升密封效果并延长系统的使用寿命。
附图说明
图1是本发明提供的一种自动推料系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，用于三氯氢硅生产中硅粉的自动推料作业，可根据流化床的需求进行硅粉的定量控制供给，节约了人力并可有效保障流化床内部稳定状态，为实现上述功能，这里设置自动推料系统包括硅粉储罐、流化床和控制单元，并在硅粉储罐和流化床之间连接有推料管线；为实现硅粉经由推料管线向流化床进行供应，这里在硅粉储罐上接设有氢气接入口，并在硅粉储罐和流化床上分别设有第一压力监测点和第二压力监测点，设置第一压力监测点和第二压力监测点均与控制单元电性连接，控制单元根据第一压力监测点和第二压力监测点的读数计算压差，通过压差判断是否需要向流化床内供应硅粉，为对硅粉供应进行控制，这里在推料管线上设有下料阀，设置下料阀的电气控制元件与控制单元电性连接；此时控制单元用于计算第一压力监测点和第二压力监测点的压差，控制单元可根据压差调整下料阀的启闭状态。本系统在实际使用过程中，由压差判断是否达到需求供应并由压差判断是否已经满足供应量，设备自动化程度高，可节省人力的同时进一步满足适宜的供应量，有利于维持流化床内部床层高度并稳定流化床的性能。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，为避免单个下料阀磨损而导致的泄漏风险，这里设置推料管线包括一段竖直设于硅粉储罐下方的竖管，具体的，这里设置下料阀包括安装于竖管位置上的第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀，阀体结构整体装于竖管部分位置，可有效防止硅粉堆积而对阀门造成不利影响，通过设置三段式控制阀，可有效避免单个阀门的泄漏而导致对设备整体造成泄漏风险。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，因用于三氯氢硅生产的硅粉安息角约30°，在阀门开关过程中，管线内硅粉容易使阀门卡塞，频繁卡塞容易导致阀门磨损泄漏，为此，这里设置第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀的阀片均垂直于竖管所在的管线，使管线内硅粉完全进入流化床。
实施例二：
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其与实施例一的不同之处在于具体提供了一种应用于实施例一的控制方法，为自动推料系统的运行生产作业提供有效的解决手段，其包括根据实施例一中任意一项所设置的自动推料系统，具体方法包括如下步骤：
步骤S1：检查相关设备与部件的状态，将自动推料系统设置为初始状态，确认系统运行压差的开始值与结束值（这里的开始值和结束值分别指代供应硅粉和停止供应硅粉的判断位置，即达到开始值时系统开始供应硅粉，结束值同理，由于供应硅粉需要保障硅粉储罐内部的压力大于流化床内部的压力，因此此处的开始值应当大于结束值）；
步骤S2：启动控制单元，检测第一压力监测点和第二压力监测点的压力值并计算压差，打开氢气接入口上的充压阀门，对硅粉储罐进行升压（初阶段时流化床内部需要供应硅粉，此时应当保证下料阀关闭并对硅粉储罐进行持续充压）；
步骤S3：在压差首次到达结束值时忽略结束步骤，继续充压（系统初次运行时，由于结束值小于开始值因此压差会首先达到结束值，此时不应当执行结束作业并持续充压，保障首次运行时可直接向流化床内供应硅粉）；
步骤S4：控制充压阀为打开状态，当压差达到系统运行压差的开始值时，首先控制充压阀门关闭，再控制下料阀打开，硅粉储罐向流化床冲入硅粉；
步骤S5：当压差到达系统运行压差的结束值时，控制下料阀关闭，完成一次推料操作，推料操作完成后开始计算等待时间，直至等待到设定时间间隔；
步骤S6：重复步骤S4-S5，直至产生工作完毕控制各动作机构状态为非工作状态。上述步骤S5中，由于压差的开始值和结束值由人为设定，当开始值范围接近于结束值时，下料阀可能频繁打开充入硅粉，此时由于硅粉接近常温，因此会对流化床的温度造成一定影响，影响产品的产出和流化床的稳定性，为此，这里通过加入等待时间间隔控制供给间隔，可有效防止短时间内间歇性供应硅粉而造成对生产不利的影响。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，具体提供了压差数值为系统硅粉的控制供应提供相应的指标参数，为参数的设定和系统的可靠稳定运行提供了良好的知道意见，具体的，这里设置系统运行压差的开始值为0.3-0.5MPa，系统运行压差的结束值为0.15-0.2MPa，通过设置第一压力检测点和第二压力检测点的压差至少大于0.1MPa，防止硅粉不下料或阀门卡塞。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，为延长下料阀的使用寿命并防止泄漏，这里设置下料阀由第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀构成，具体的，这里的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均与控制单元电性连接，步骤在控制下料阀关闭时，设置第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀以硅粉流动的正方向依次关闭，控制下料阀打开时，设置第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀以硅粉流动的反方向依次打开。通过引入此种时序控制，位于下方的控制阀可降低与硅粉的接触磨损，同时可有效防止硅粉的堆积造成阻塞，有利于延长下料阀整体的使用寿命。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，控制充压阀门的控制开度为10%-50%，对于氢气的补齐需求来说，无需要将充压阀门全开，通过控制阀门开度位于限定范围内，可快速对实现对氢气供应的切断工作。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，通过将控制单元采用周期性压差检测方式进行计算压差，可有效降低人为工作量，具体的，可设置检测时间间隔为30-60min，根据实际使用需求进行调整，如果生产所需要的流化床床层较高，可以缩短间隔时间，单位时间内进入流化床的硅粉量增加；如果所需要的流化床床层低，可以延长间隔时间，单位时间内进入流化床的硅粉量降低。不会产生因人工操作造成单位时间进入流化床内部硅粉的不稳定产生的床层波动。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，为便于对系统进行维检和故障判断，这里设置控制单元还包括系统运行指示灯，具体的，这里设置系统运行指示灯由红绿两种颜色构成，在系统异常时仅控制红色系统运行指示灯常亮，在系统正常运行时仅控制绿色系统运行指示灯常亮。
本发明实施例提供的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，为便于在系统发生故障时对系统进行重置，这里设置上述步骤还包括复位步骤，设置复位步骤用于在步骤S2-S6出现异常时作用于控制单元使系统状态回归至步骤S1。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，其特征在于，包括硅粉储罐、流化床和控制单元，所述硅粉储罐和流化床之间连接有推料管线；
所述硅粉储罐上接设有氢气接入口，所述硅粉储罐和流化床上分别设有第一压力监测点和第二压力监测点，所述第一压力监测点和所述第二压力监测点均与控制单元电性连接，所述推料管线上设有下料阀，所述下料阀的电气控制元件与控制单元电性连接；
所述控制单元用于计算第一压力监测点和第二压力监测点的压差，控制单元根据压差调整下料阀的启闭状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，其特征在于，所述推料管线包括一段竖直设于硅粉储罐下方的竖管，所述下料阀包括安装于竖管位置上的第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀。
3.根据权利要求2所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料系统，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀的阀片均垂直于竖管所在的管线。
4.一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，包括根据权利要求1-3任意一项所设置的自动推料系统，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：检查相关设备与部件的状态，将自动推料系统设置为初始状态，确认系统运行压差的开始值与结束值；
步骤S2：启动控制单元，检测第一压力监测点和第二压力监测点的压力值并计算压差，打开氢气接入口上的充压阀门，对硅粉储罐进行升压；
步骤S3：在压差首次到达结束值时忽略结束步骤，继续充压；
步骤S4：控制充压阀为打开状态，当压差达到系统运行压差的开始值时，首先控制充压阀门关闭，再控制下料阀打开，硅粉储罐向流化床冲入硅粉；
步骤S5：当压差到达系统运行压差的结束值时，控制下料阀关闭，完成一次推料操作，推料操作完成后开始计算等待时间，直至等待到设定时间间隔；
步骤S6：重复步骤S4-S5，直至产生工作完毕控制各动作机构状态为非工作状态。
5.根据权利要求3所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，系统运行压差的开始值为0.3-0.5MPa，系统运行压差的结束值为0.15-0.2MPa。
6.根据权利要求3所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，所述下料阀由第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀构成，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均与控制单元电性连接，控制下料阀关闭时，第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀以硅粉流动的正方向依次关闭，控制下料阀打开时，第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀以硅粉流动的反方向依次打开。
7.根据权利要求3所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，所述充压阀门的控制开度为10%-50%。
8.根据权利要求3所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，控制单元采用周期性压差检测，检测时间间隔为30-60min。
9.根据权利要求3所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，所述控制单元还包括系统运行指示灯，所述系统运行指示灯由红绿两种颜色构成，系统异常时仅控制红色系统运行指示灯常亮，系统正常运行时仅控制绿色系统运行指示灯常亮。
10.根据权利要求3所述的一种用于三氯氢硅生产的自动推料方法，其特征在于，还包括复位步骤，所述复位步骤用于在步骤S2-S6出现异常时回归至步骤S1。
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