基于Fluent的多晶硅还原炉关键结构优化设计

改良西门子法是多晶硅生产的主要方法,而多晶硅还原炉是多晶硅制备的主要设备。针对传统多晶硅还原炉的流场、温度场和辐射场不均匀导致生产的多晶硅尺寸不规则的问题,本文对还原炉的炉顶封头结构、出气口位置布局和硅棒底盘布局进行优化设计。利用Fluent软件Do辐射模块对多晶硅还原炉进行气-固辐射仿真分析,对比优化前后的流场、温度场和辐射场的云图、流线图等,结果表明:上出气口排气设计能够有效提高炉内气体流动速度,减少炉内气体回流,增加气体流动均匀性,有效解决炉内顶部产生的温度死区,平衡炉内上下温度差;椭圆形顶部封头优化了还原炉整体空间,降低设计成本,有效抑制圆形封头中气体旋涡的产生,增加炉内气体流动均匀性;采用平行圆周对称式硅棒增加整体辐射量,优化了传统还原炉中外圈硅棒与中心硅棒辐射不均匀现象,有效防止了不规则硅棒的产生,提高了多晶硅的产量,为多晶硅还原炉的结构设计提供一个新的方案。

超快激光在多晶硅还原炉的应用技术优化研究

针对电子级多晶硅还原炉底盘附着的残留物,研究超快激光技术在电子级多晶硅还原炉的应用。通过超快激光电子级多晶硅还原炉清洗设备结构,分析其清洗电子级多晶硅还原炉设备过程。选取试验材料、试剂和设备后,分别制备含有无定形硅粉、氯硅烷水解物、二氧化硅粉尘、甲基硅油油脂、多晶硅颗粒等污染物的基板作为还原炉污染样本;并以制备的还原炉污染样本为基础,设定初始条件和边界条件后,展开电子级多晶硅还原炉污染试件清洗试验。结果表明:污染物基本被去除;在不同清洗次数下,超快激光清洗时的重复频率和扫描速度越高,其清洗电子级多晶硅还原炉污染试件效果越好。

三维还原炉内多晶硅化学气相沉积的数值模拟

建立描述SiHCl3—H2系统中混合气体的动量、热量和质量同时传递,且耦合气体反应、表面反应的模型,研究利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Mechanics)软件Fluent6.2结合物质传递和反应模型,数值模拟三维还原炉内物质分布规律、热传递现象和多晶硅的沉积特性。计算结果表明,随气体流量、硅棒表面温度和操作压力的增加,硅沉积速率增长。理论研究结果对优化现有12对棒还原炉工艺参数和设计新型、大直径还原炉具有理论指导意义。

基于Fluent的还原炉底盘温度场均匀化分析

针对24对棒的多晶硅还原炉底盘的温度场均匀化问题,结合大型多晶硅还原炉的研制要求,应用Ansys 13.0中的Fluent对多晶硅还原炉底盘的辐射、导热和对流的传热过程进行了模拟分析,对不同进口流量(225 t/h、170 t/h和125 t/h)的还原炉底盘进行了流场模拟,得到不同流量情况下的还原炉底盘内部流场的速度场、温度场和压力场。结果表明:进口流量越大,底盘内部流场总温度越低,流体能量越低;进口流量越大,阻力降越大。综合考虑温度场和阻力降,进口流量取170 t/h是最优值。

多晶硅还原炉炉膛内的辐射传热模型研究

为了提高多晶硅还原炉结构设计的安全性和指导运行过程中的冷却系统调节控制,需要对多晶硅还原炉的传热过程进行模拟。由于炉膛内的传热主要是由多晶硅棒产生的高温热辐射,分别采用离散传播辐射模型(DTRM)、基于球形谐波法的P1模型和蒙特卡罗模型(Monte Carlo)对多晶硅还原炉炉膛内的辐射换热进行数值模拟。

多晶硅铸锭炉加热室的设计

加热室是多晶硅铸锭炉的关键部件之一。多晶硅锭的生长工艺过程都要通过加热室的调整来实现。着重介绍了多晶硅铸锭炉加热室的结构设计。

多晶硅铸锭炉中准单晶硅锭的生长

介于多晶硅和单晶硅之间的准单晶生长技术逐渐被人们所重视。通过分析单晶硅晶体生长和多晶硅晶体生长的特点,在自主研发的多晶硅铸锭的基础上,介绍了如何通过设备改进和工艺改进,生长出晶体结构优于多晶硅的准单晶。准单晶制作的电池片光伏转换效率显著高于多晶硅。

大型多晶硅还原炉的温度场模拟

为了提高多晶硅还原炉结构设计的安全性和指导运行过程中的冷却系统调节控制,需要全面了解在工作过程中各部件的温度分布。结合大型多晶硅还原炉研制要求,对多晶硅还原炉的辐射、导热和对流的传热过程进行传热耦合温度模拟方法研究。采用Unigraphics?建立多晶硅还原炉三维整体模型,在ANSYS CFX数值仿真平台上进行炉膛内的辐射换热、炉夹层的冷却流道冷却水系统的对流换热、炉壁各结构件的导热过程中的温度计算仿真。通过与产品设计物理模型进行比较,表明温度场数值模拟的可靠性和准确性,可以用于指导工艺参数控制。另外温度场数值模拟结果可以供还原炉设计过程中进行热结构耦合分析,以对高温高压下工作的还原炉进行安全性评估。

多晶硅还原炉制造工艺技术探讨

讨论了太阳能光伏行业多晶硅生产关键核心设备多晶硅还原炉结构、技术特征和主要功能,同时对设备主体材料、形位公差、焊接以及表面抛光等关键工艺过程进行了详细介绍。根据设备特点、材料特性、制造要求、工况要求等制定相应合理、规范的工艺方法并成功应用在设备的制造中。

还原炉钟罩镜面抛光对多晶硅生产节能的影响

采取机械抛光与电化学抛光相结合的方法,对多晶硅生产用还原炉钟罩内壁进行修复处理,在保证还原炉内壁表面较好粗糙度的基础上,提高其抗腐蚀能力,以达到最好的抛光效果。抛光后大大提高了电子级多晶硅生产的节电率,缩短了生产周期,降低了运行成本,节能效果显著。

国产DCS在大型多晶硅生产装置中的应用

多晶硅是太阳能光伏产业和电子工业的基础原料,其发展前景光明。随着国内集散控制系统(DCS)的不断成熟和完善,国产DCS逐步打破了国外DCS长期在多晶硅行业的垄断局面。本文在阐述了1500吨/年多晶硅生产装置中的生产工艺基础上,基于国产ECS-100DCS控制系统完成DCS总体设计和关键控制方案,针对工艺特点提出了多种模式自动控制方案、安全联锁保护、智能设备信息集成方案等,这些成果在1500吨/年多晶硅生产装置上得到成功应用。

新型还原炉流场温度场的模拟研究

为适应太阳能产业的发展需求,提出了一种结构新型的多晶硅还原炉,新型还原炉在传统西门子还原炉的基础上进行了多处的改进:1)增设了外壁面高度刨光的热管;2)在炉膛内部中央出气口处增设了套筒;3)增加了3个内插进气口。并采用计算流体力学方法研究了该型还原炉内的速度场和温度场。速度场模拟结果发现增设的套筒结构起到了收集还原炉顶部气体的作用使气体更好的通过底盘的中央出气口散出;温度场模拟结果发现内插进气口促进了还原炉顶部气体的及时更新,高度刨光的热管表面成功反射硅棒所辐射的热量,降低了还原炉环境温度,有效的防止了粉末硅的生成更加,更加有利于硅棒的生长。

基于温度场均匀化分析的还原炉底盘结构研究

主要研究多晶硅还原炉的底盘结构,通过改进底盘冷却液流道形式,以提高在该底盘结构形式下温度场分布的均匀性及底盘结构的安全性。本文研究的底盘结构采用了限制射流直喷喇叭口式冷却流道,在底盘上滑板下表面不易形成气膜隔层,大大降低了底盘滑板的温差应力,提高了底盘结构的安全性。结合大型多晶硅还原炉的研制要求,应用Fluent对多晶硅还原炉底盘的辐射、导热和对流的传热过程进行了传热分析,得出了底盘内部温度场的分布云图,并在此基础上通过ANSYS对多晶硅还原炉底盘进行了热-结构耦合分析,得到了满足强度、刚度条件下结构的最优化。

Goodrive5000系列高压变频器在光伏多晶硅冶炼上的应用

本文通过对河南南阳某生产光伏多晶硅企业在使用冶炼法工艺中矿热炉除尘引风机的高压变频调速项目,介绍其应用特点和优势。