一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，包括內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)包括通過(guò)管路依次首尾相連的冷卻水池、多晶硅鑄錠爐、閉式冷卻塔以及冷凍機(jī)，冷卻水池是通過(guò)兩條并聯(lián)設(shè)置的管路連通多晶硅鑄錠爐，一條管路上設(shè)置有備用水泵，另一條管路上設(shè)置有內(nèi)循環(huán)水泵；備用水泵連接蓄電池，蓄電池內(nèi)置有控制器，控制器通過(guò)斷電檢測(cè)電路與內(nèi)循環(huán)水泵的市電供電線路相連；在與內(nèi)循環(huán)水泵串聯(lián)的任一管路上設(shè)置有水流量傳感器；水流量傳感器連接控制器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安全性高，冷卻效果好，既能夠保證多晶硅鑄錠生產(chǎn)所需的冷卻水，又能夠在突發(fā)斷電或出現(xiàn)其他故障時(shí)能應(yīng)急供應(yīng)冷卻水。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及水冷領(lǐng)域，特別涉及一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)。 -種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 多晶硅鑄錠爐是當(dāng)今用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的主要設(shè)備，因其具有產(chǎn)量高、成本低 的優(yōu)勢(shì)，目前已取代單晶爐設(shè)備，是光伏行業(yè)上游產(chǎn)品生產(chǎn)制造的主要設(shè)備。
[0003] 采用多晶硅鑄錠爐生產(chǎn)多晶硅的生產(chǎn)工藝如下：
[0004] 首先將多晶硅原料裝入已經(jīng)過(guò)氮化硅噴涂處理的石英陶瓷坩堝里，然后一同送入 多晶硅鑄錠爐，抽掉多晶硅鑄錠爐爐腔內(nèi)的空氣使?fàn)t腔內(nèi)變?yōu)檎婵蘸笤龠M(jìn)行加熱，多晶硅 原料在惰性氣體氬氣的保護(hù)下加熱至1550度時(shí)熔化，待其熔化結(jié)束并降至一定溫度時(shí)，緩 慢提升隔熱籠，通過(guò)爐腔內(nèi)定向凝固塊散熱使坩堝中的液態(tài)多晶硅形成垂直溫度梯度，液 態(tài)多晶硅從石英陶瓷坩堝底部開始自下向上結(jié)晶凝固，直至液態(tài)多晶硅全部結(jié)晶凝固完畢 后再經(jīng)過(guò)退火、冷卻等過(guò)程，完成多晶硅鑄錠生產(chǎn)。
[0005] 在多晶硅鑄錠生產(chǎn)過(guò)程中所采用的具有加熱功能的石墨加熱器通過(guò)消耗電能釋 放熱量，當(dāng)多晶硅原料升溫熔化時(shí)，石墨加熱器所釋放的熱量一部分被多晶硅原料吸收用 以升溫熔化，一部分輻射到多晶硅鑄錠爐爐壁，所輻射到爐壁的熱量經(jīng)過(guò)熱交換被鑄錠爐 爐壁夾層內(nèi)的冷卻水帶走；在多晶硅原料凝固生長(zhǎng)、退火、冷卻階段，定向凝固塊所釋放的 熱量也均通過(guò)多晶硅鑄錠爐爐壁夾層內(nèi)的冷卻水帶走。
[0006] 如上提到的冷卻水在多晶硅鑄錠生產(chǎn)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，它不僅是多晶 硅鑄錠工藝體系中的重要組成部分，還肩負(fù)多晶硅鑄錠爐設(shè)備安全的使命。在多晶硅鑄錠 生產(chǎn)過(guò)程中，鑄錠爐內(nèi)的最高溫度可達(dá)1550度，當(dāng)多晶硅鑄錠生產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)端電或者其 他故障，致使多晶硅鑄錠爐爐壁夾層內(nèi)斷水，此時(shí)，不銹鋼材質(zhì)的鑄錠爐爐體會(huì)迅速升溫， 導(dǎo)致鑄錠爐爐體受熱而變形損壞，甚至多晶硅硅液流出而燒穿鑄錠爐爐壁，爐壁內(nèi)的冷卻 水氣化而發(fā)生安全事故。雖然目前市場(chǎng)上多晶硅鑄錠的應(yīng)急冷卻水多采用自來(lái)水，但是采 用自來(lái)水作為應(yīng)急冷卻水存在著水壓低、流量少、穩(wěn)定性差等缺陷，在鑄錠設(shè)備多的情況下 并不能達(dá)到應(yīng)急目的。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安全 性高，冷卻效果好，既能夠保證多晶硅鑄錠生產(chǎn)所需的冷卻水，又能夠在突發(fā)斷電或出現(xiàn)其 他故障時(shí)能應(yīng)急供應(yīng)冷卻水的用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)。
[0008] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種用于多晶娃鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，包括內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，所述內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)包括通 過(guò)管路依次首尾相連的冷卻水池、多晶硅鑄錠爐、閉式冷卻塔以及冷凍機(jī)，所述冷卻水池是 通過(guò)兩條并聯(lián)設(shè)置的管路連通多晶硅鑄錠爐，其中一條管路上設(shè)置有備用水泵，另一條管 路上設(shè)置有內(nèi)循環(huán)水泵；所述的備用水泵連接有蓄電池，蓄電池內(nèi)置有控制器，控制器通過(guò) 斷電檢測(cè)電路與內(nèi)循環(huán)水泵的市電供電線路相連；在與內(nèi)循環(huán)水泵串聯(lián)的任一管路上設(shè)置 有用以檢測(cè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中水流情況的水流量傳感器；水流量傳感器連接控制器。
[0010] 所述內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的工作原理是，連接市電供電線路使得內(nèi)循環(huán)水泵運(yùn)行，內(nèi)循環(huán) 水泵運(yùn)行從冷卻水池內(nèi)抽取冷卻水進(jìn)入多晶硅鑄錠爐，冷卻水經(jīng)過(guò)多晶硅鑄錠爐吸收了熱 量，然后又經(jīng)過(guò)閉式冷卻塔降溫散熱，再經(jīng)過(guò)冷凍機(jī)降溫散熱回到冷卻水池，可見，內(nèi)循環(huán) 系統(tǒng)是供應(yīng)多晶硅鑄錠爐所需的冷卻水，在生產(chǎn)過(guò)程中，多晶硅鑄錠爐爐內(nèi)溫度較高，最高 可達(dá)1550度，為了保證設(shè)備安全以及生產(chǎn)安全需要冷卻水不間斷供應(yīng)；因此在其中一條管 路上設(shè)置備用水泵，備用水泵可以繼續(xù)為多晶硅鑄錠爐提供冷卻水；當(dāng)突發(fā)斷電時(shí)，控制器 通過(guò)斷電檢測(cè)電路檢測(cè)到斷電的信號(hào)后，觸發(fā)蓄電池使其供電以啟動(dòng)備用水泵；或者在沒 有斷電但內(nèi)循環(huán)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，此時(shí)水流量傳感器檢測(cè)到水流異常的信號(hào)，信號(hào)傳遞到 控制器，控制器控制啟動(dòng)備用水泵，此時(shí)備用水泵連接市電供電線路，可繼續(xù)為多晶硅鑄錠 爐供應(yīng)冷卻水，保證整個(gè)設(shè)備正常安全地運(yùn)行，而不會(huì)影響生產(chǎn)效率。同時(shí)當(dāng)水流量傳感器 檢測(cè)到內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中水流少或者斷流等情況下，蜂鳴器會(huì)有警報(bào)聲，提醒人工檢查或人工 開啟備用水泵；同時(shí)，連接市電供電線路的充電電路一直連接蓄電池用以為蓄電池不斷地 充電，保證蓄電池電量充足。
[0011] 作為優(yōu)選，該水冷系統(tǒng)還包括開式冷卻塔，開式冷卻塔通過(guò)兩條管路連接冷凍機(jī)， 在其中一條管路上設(shè)有外循環(huán)水泵，開式冷卻塔、外循環(huán)水泵及冷凍機(jī)構(gòu)成外循環(huán)系統(tǒng)。外 循環(huán)系統(tǒng)中的外循環(huán)水泵從開式冷卻塔內(nèi)抽取冷卻水，冷卻水通過(guò)出水式管路至冷凍機(jī)， 冷卻水吸收冷凍機(jī)內(nèi)的熱量后又通過(guò)進(jìn)水式管路回到開式冷卻塔內(nèi)進(jìn)行降溫散熱；外循環(huán) 系統(tǒng)的設(shè)置可更好地對(duì)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水進(jìn)行降溫，防止冷卻水過(guò)熱，保證設(shè)備安全 運(yùn)行；外循環(huán)系統(tǒng)采用開式冷卻塔，降低了生產(chǎn)成本，并且開式冷卻塔與冷凍機(jī)合作，同樣 也能達(dá)到閉式冷卻塔冷卻水的效果。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵均連接有用以自動(dòng)調(diào)節(jié) 管路內(nèi)水壓和水流量的變頻控制器。在備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵均連接設(shè)有 變頻控制器，實(shí)現(xiàn)了管路內(nèi)水壓和水流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而更好地對(duì)多晶硅鑄造爐進(jìn)行冷 卻。
[0013] 作為優(yōu)選，在所述的備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵的出水端處均設(shè)有單 向閥。在備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵的出水端處均設(shè)有單向閥，用以防止冷卻水 回流。
[0014] 作為優(yōu)選，所述多晶硅鑄錠爐為一個(gè)或多個(gè)。多個(gè)多晶硅鑄錠爐通過(guò)管路以連通， 使用同一套冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)。
[0015] 作為優(yōu)選，控制器連接有用以報(bào)警的蜂鳴器。當(dāng)突發(fā)斷電或者當(dāng)水流量傳感器檢 測(cè)到內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中水流少或者斷流等情況下，蜂鳴器會(huì)有警報(bào)聲，提醒人工檢查或干預(yù)。
[0016] 作為優(yōu)選，蓄電池通過(guò)充電電路連接市電供電線路。公知的充電電路可對(duì)市電進(jìn) 行降壓整流，降壓整流后得到的直流電儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)備用。
[0017] 采用了上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型的有益效果是：
[0018] 本實(shí)用新型是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安全性高，既能夠保證多晶硅鑄錠生產(chǎn)所需的 冷卻水，又能夠在突發(fā)斷電或出現(xiàn)其他故障時(shí)能應(yīng)急供應(yīng)冷卻水的冷卻效果好的用于多晶 硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)。
[0019] 該水冷系統(tǒng)包括內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和外循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)供應(yīng)多晶硅鑄錠爐所需的 冷卻水，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，多晶硅鑄錠爐爐內(nèi)溫度較高，為了保證設(shè)備安全以及生產(chǎn)安全 需要冷卻水不間斷供應(yīng)，在其中一條管路上設(shè)置備用水泵，通過(guò)控制器檢測(cè)通斷電情況或 者管路水流情況來(lái)控制備用水泵是否開啟，從而可在突發(fā)斷電或內(nèi)循環(huán)水泵故障時(shí)，可繼 續(xù)為多晶硅鑄錠爐供應(yīng)冷卻水，保證設(shè)備正常安全地運(yùn)行。
[0020] 外循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置可更好地對(duì)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水進(jìn)行降溫，防止冷卻水過(guò) 熱，保證設(shè)備安全運(yùn)行。在備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵均連接設(shè)有變頻控制器， 實(shí)現(xiàn)了管路內(nèi)水壓和水流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而更好地對(duì)多晶鑄造爐進(jìn)行冷卻。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本實(shí)用新型內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)水泵部分的電路連接關(guān)系示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如下：
[0024] 實(shí)施例：一種用于多晶娃鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，如圖1-2所不，包括：
[0025] 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，所述內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)包括通過(guò)管路依次首尾相連的冷卻水池1、多晶硅鑄 錠爐2、閉式冷卻塔3以及冷凍機(jī)4,所述冷卻水池1是通過(guò)兩條并聯(lián)設(shè)置的管路連通多晶 硅鑄錠爐2,其中一條管路上連接設(shè)置有備用水泵5,另一條管路上連接設(shè)置有內(nèi)循環(huán)水泵 6 ;如圖2所示，所述的備用水泵5連接有蓄電池7,蓄電池7內(nèi)置有控制器，控制器通過(guò)斷 電檢測(cè)電路與內(nèi)循環(huán)水泵6的市電供電線路相連；在與內(nèi)循環(huán)水泵6串聯(lián)的任一管路上設(shè) 置有用以檢測(cè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中水流情況的水流量傳感器8 ;水流量傳感器8連接控制器，控制 器連接有用以報(bào)警的蜂鳴器（未圖示）。
[0026] 再進(jìn)一步說(shuō)，該水冷系統(tǒng)還包括開式冷卻塔9,開式冷卻塔9通過(guò)兩條管路連接冷 凍機(jī)4,在其中一條管路上設(shè)有外循環(huán)水泵10,開式冷卻塔9、外循環(huán)水泵10及冷凍機(jī)4構(gòu) 成外循環(huán)系統(tǒng)；所述的備用水泵5、內(nèi)循環(huán)水泵6以及外循環(huán)水泵10均連接有用以自動(dòng)調(diào) 節(jié)管路內(nèi)水壓和水流量的變頻控制器；在所述的備用水泵5、內(nèi)循環(huán)水泵6以及外循環(huán)水泵 10的出水端處均設(shè)有單向閥11 ;多晶硅鑄錠爐2為一個(gè)或多個(gè)。
[0027] 具體的操作過(guò)程是，開啟電源開關(guān)使市電供電促使內(nèi)循環(huán)水泵6運(yùn)行，內(nèi)循環(huán)水 泵6運(yùn)行從冷卻水池1內(nèi)抽取冷卻水進(jìn)入多晶硅鑄錠爐2,冷卻水經(jīng)過(guò)多晶硅鑄錠爐2吸收 了熱量，然后又經(jīng)過(guò)閉式冷卻塔3降溫散熱，再經(jīng)過(guò)冷凍機(jī)4降溫散熱回到冷卻水池1 ;與 此同時(shí)，外循環(huán)系統(tǒng)中的外循環(huán)水泵10從開式冷卻塔9內(nèi)抽取冷卻水，冷卻水通過(guò)出水式 管路至冷凍機(jī)4,冷卻水吸收冷凍機(jī)4內(nèi)的熱量后又通過(guò)進(jìn)水式管路回到開式冷卻塔9內(nèi)進(jìn) 行降溫散熱（圖1中的箭頭表示水流方向）；外循環(huán)系統(tǒng)采用開式冷卻塔9,降低了生產(chǎn)成 本，并且開式冷卻塔9與冷凍機(jī)4合作，同樣也能達(dá)到閉式冷卻塔3冷卻的效果。
[0028] 當(dāng)突發(fā)斷電時(shí)，控制器通過(guò)斷電檢測(cè)電路檢測(cè)到斷電的信號(hào)后，控制器啟動(dòng)備用 水泵5,當(dāng)備用水泵5為電能源水泵時(shí)，可由蓄電池7持續(xù)供電；當(dāng)備用水泵5為柴油燃料 水泵時(shí)，蓄電池7供給電能給備用水泵5的點(diǎn)火系統(tǒng)以啟動(dòng)備用水泵5,啟動(dòng)后可采用柴油 燃料維持備用水泵5的運(yùn)作；或者在沒有斷電但內(nèi)循環(huán)水泵6出現(xiàn)故障時(shí)，此時(shí)水流量傳感 器8檢測(cè)到水流異常的信號(hào)，信號(hào)傳遞到控制器，控制器控制點(diǎn)火系統(tǒng)以自動(dòng)啟動(dòng)備用水 泵5,此時(shí)備用水泵5連接市電供電線路，可繼續(xù)為多晶硅鑄錠爐2供應(yīng)冷卻水，保證整個(gè)設(shè) 備正常安全地運(yùn)行，而不會(huì)影響生產(chǎn)效率。
[0029] 當(dāng)然，內(nèi)循環(huán)水泵6和備用水泵5可以同時(shí)正常地運(yùn)作為多晶硅鑄錠爐2提供冷 卻水。
[0030] 同時(shí)，連接市電供電線路的充電電路一直連接蓄電池7用以為蓄電池7不斷地充 電，保證蓄電池7電量充足。
[0031] 在備用水泵5、內(nèi)循環(huán)水泵6以及外循環(huán)水泵10均連接設(shè)有用以自動(dòng)調(diào)節(jié)管路內(nèi) 水壓和水流量的變頻控制器，能更好地對(duì)多晶硅鑄造爐2進(jìn)行冷卻。
[0032] 當(dāng)備用水泵5出現(xiàn)斷水等供水不足的情況下，啟動(dòng)自來(lái)水供應(yīng)冷卻水。
[〇〇33] 此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書中所描述的具體實(shí)施例，其零部件的形狀、所取名 稱等可以不同，本說(shuō)明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)及附圖所作的舉例 說(shuō)明。凡依據(jù)本實(shí)用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡(jiǎn)單變化， 均包括于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描 述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型 的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，包括內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，所述內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)包括通過(guò) 管路依次首尾相連的冷卻水池、多晶硅鑄錠爐、閉式冷卻塔以及冷凍機(jī)，其特征在于：所述 冷卻水池是通過(guò)兩條并聯(lián)設(shè)置的管路連通多晶硅鑄錠爐，其中一條管路上設(shè)置有備用水 泵，另一條管路上設(shè)置有內(nèi)循環(huán)水泵；所述的備用水泵連接有蓄電池，蓄電池內(nèi)置有控制 器，控制器通過(guò)斷電檢測(cè)電路與內(nèi)循環(huán)水泵的市電供電線路相連；在與內(nèi)循環(huán)水泵串聯(lián)的 任一管路上設(shè)置有用以檢測(cè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中水流情況的水流量傳感器；水流量傳感器連接控 制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，其特征在于：該水冷 系統(tǒng)還包括開式冷卻塔，開式冷卻塔通過(guò)兩條管路連接冷凍機(jī)，在其中一條管路上設(shè)有外 循環(huán)水泵，開式冷卻塔、外循環(huán)水泵及冷凍機(jī)構(gòu)成外循環(huán)系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，其特征在于：所述的 備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵均連接有用以自動(dòng)調(diào)節(jié)管路內(nèi)水壓和水流量的變頻 控制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，其特征在于：在所述 的備用水泵、內(nèi)循環(huán)水泵以及外循環(huán)水泵的出水端處均設(shè)有單向閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，其特征在于：所述多 晶硅鑄錠爐為一個(gè)或多個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，其特征在于：控制器 連接有用以報(bào)警的蜂鳴器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多晶硅鑄錠生產(chǎn)的水冷系統(tǒng)，其特征在于：蓄電池 通過(guò)充電電路連接市電供電線路。
【文檔編號(hào)】C30B29/06GK203866404SQ201420235313
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】黃賢強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江溢閎光電科技有限公司