一種多晶硅鑄錠爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多晶硅鑄錠爐，包括：爐體、經(jīng)過(guò)所述爐體底部的冷卻水夾層、以及分別與所述冷卻水夾層連通的冷卻水進(jìn)水口和冷卻水出水口，其中，在所述冷卻水進(jìn)水口和冷卻水出水口處分別設(shè)有三通閥用于導(dǎo)入或?qū)С隼鋮s水，并可連接外部大氣，在所述爐體底部設(shè)有從外部開(kāi)啟的泄水閥，所述泄水閥與冷卻水夾層接通。本實(shí)用新型的多晶硅鑄錠爐在發(fā)生坩堝硅液泄漏時(shí)，可以及時(shí)將爐體夾層內(nèi)的冷卻水排空，從而杜絕了硅液泄漏后發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】—種多晶娃鑄錠爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及多晶娃鑄淀技術(shù)，特別涉及一種多晶娃鑄淀爐。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅鑄錠爐主要用于太陽(yáng)能級(jí)多晶硅錠的大生產(chǎn)，它采用多晶硅定向凝固技術(shù)，將硅料高溫熔融后通過(guò)特殊工藝定向冷凝結(jié)晶，從而達(dá)到太陽(yáng)能電池生產(chǎn)用多晶硅品質(zhì)的要求，是一種適用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，高精度、高可靠性、自動(dòng)化程度高的智能化大生產(chǎn)設(shè)備。其中，450型多晶硅鑄錠爐較為常用，該型設(shè)備能自動(dòng)或手動(dòng)完成鑄錠過(guò)程，高效節(jié)能，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定定向凝固，生產(chǎn)的多晶硅硅錠質(zhì)量高，規(guī)格大。
[0003]然而在實(shí)際生產(chǎn)中，多晶硅鑄錠爐工作時(shí)可能會(huì)發(fā)生硅液泄漏，此時(shí)，高溫硅液從坩堝內(nèi)流出，會(huì)熔化鋼壁，尤其是底部中心處的焊接處很容易被熔穿，從而導(dǎo)致夾層中冷卻水進(jìn)入鑄錠爐內(nèi)部，在爐內(nèi)1000°c以上的高溫作用下，水迅速蒸發(fā)形成高溫水蒸汽，部分高溫水蒸汽又與爐內(nèi)的石墨部件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和一氧化碳的混合氣(即水煤氣)，這樣就有引發(fā)爆炸的危險(xiǎn)。
[0004]當(dāng)有碳存在時(shí)，水蒸氣與碳在800°C以上會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)形成水煤氣:
[0005]H20+C=C0+H2。
[0006]為了避免硅液泄漏時(shí)產(chǎn)生此類的爆炸危險(xiǎn)，實(shí)有必要對(duì)現(xiàn)有多晶硅鑄錠爐進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)以解決硅液泄漏時(shí)存在的爆炸隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的多晶硅鑄錠爐，以避免爐內(nèi)硅液泄漏后發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種多晶硅鑄錠爐，包括:爐體、經(jīng)過(guò)所述爐體底部的冷卻水夾層、以及分別與所述冷卻水夾層連通的冷卻水進(jìn)水口和冷卻水出水口 ；
[0010]所述多晶硅鑄錠爐還包括:第一三通閥和第二三通閥；所述第一三通閥的第一接口與冷卻水進(jìn)水管道接通，用于引入冷卻水水源，第二接口與所述冷卻水進(jìn)水口接通，用于將冷卻水導(dǎo)入所述冷卻水夾層，第三接口與外部大氣相連；所述第二三通閥的第一接口與所述冷卻水出水口接通，用于引出冷卻夾層中的冷卻水，第二接口與冷卻水排水管道接通，用于排出冷卻水，第三接口與外部大氣相連；
[0011]所述爐體底部設(shè)有從爐體外部開(kāi)啟的泄水閥，所述泄水閥與冷卻水夾層接通用于將冷卻水夾層中的冷卻水排出。
[0012]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述第一三通閥的第三接口通過(guò)空氣泵與外部大氣相連。
[0013]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述第二三通閥的第三接口通過(guò)空氣泵與外部大氣相連。[0014]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述爐體底部設(shè)有1-3個(gè)所述泄水閥。
[0015]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述泄水閥為圓形。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述泄水閥的直徑為200mm。
[0016]本實(shí)用新型有益效果在于:
[0017]本實(shí)用新型提供的多晶硅鑄錠爐，通過(guò)對(duì)爐底結(jié)構(gòu)和冷卻水管道的改進(jìn)，在發(fā)生坩堝硅液泄漏時(shí)，可以及時(shí)將爐體夾層內(nèi)的冷卻水排空，避免冷卻水進(jìn)入鑄錠爐內(nèi)部，從而杜絕了硅液泄漏后發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中450型多晶娃鑄淀爐的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的多晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的多晶硅鑄錠爐爐體底部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4本實(shí)用新型實(shí)施例的多晶硅鑄錠爐正常工作時(shí)的示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的多晶硅鑄錠爐在發(fā)生硅液泄漏時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制。
[0024]如圖1所示，一種現(xiàn)有技術(shù)中的450型多晶硅鑄錠爐，其爐體內(nèi)設(shè)有坩堝1，爐體底部設(shè)有冷卻水夾層3，還設(shè)有用于將熱電偶伸入爐內(nèi)的鋼管2，鋼管2與爐體底部中心處4由焊接的方式連接。在實(shí)際生產(chǎn)中，高溫硅液從坩堝I內(nèi)流出，會(huì)熔化鋼壁，尤其是底部中心處4的焊接處很容易被熔穿，從而導(dǎo)致冷卻水夾層3中的冷卻水進(jìn)入爐體內(nèi)部，在爐內(nèi)1000°C以上的高溫作用下，水迅速蒸發(fā)形成高溫水蒸汽，部分高溫水蒸汽又與爐內(nèi)的石墨部件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和一氧化碳的混合氣(即水煤氣)，這樣就有引發(fā)爆炸的危險(xiǎn)。
[0025]為避免上述爆炸的發(fā)生，本實(shí)用新型對(duì)現(xiàn)有的多晶硅鑄錠爐進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，其中一優(yōu)選實(shí)施例如圖2所示。
[0026]一種多晶硅鑄錠爐，包括:爐體10、經(jīng)過(guò)所述爐體10底部的冷卻水夾層20、以及分別與所述冷卻水夾層20連通的冷卻水進(jìn)水口 30和冷卻水出水口 40 ;所述多晶硅鑄錠爐還包括:第一三通閥50和第二三通閥60 ;所述第一三通閥50的第一接口 501與冷卻水進(jìn)水管道接通，用于引入冷卻水水源，第二接口 502與所述冷卻水進(jìn)水口 30接通，用于將冷卻水導(dǎo)入所述冷卻水夾層20，第三接口 503與外部大氣相連；所述第二三通閥60的第一接口601與所述冷卻水出水口 40接通，用于引出冷卻夾層20中的冷卻水，第二接口 602與冷卻水排水管道接通，用于排出冷卻水，第三接口 603與外部大氣相連；所述爐體10底部設(shè)有從爐體10外部開(kāi)啟的泄水閥70，所述泄水閥70與冷卻水夾層20接通用于將冷卻水夾層20中的冷卻水排出。
[0027]優(yōu)選地，所述第一三通閥50的第三接口 503通過(guò)空氣泵與外部大氣相連。所述第二三通閥60的第三接口 603也可通過(guò)空氣泵與外部大氣相連。并且，所使用的三通閥應(yīng)便于開(kāi)啟或切換，能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的排水。[0028]優(yōu)選地，爐體10底部根據(jù)具體情況的需要可以設(shè)有1-3個(gè)泄水閥70，如圖3所示。所述泄水閥70可以為圓形，直徑優(yōu)選為200mm。并且，所述泄水閥70應(yīng)便于從爐體10外部開(kāi)啟，以及時(shí)排水。
[0029]下面將改進(jìn)前后的多晶硅鑄錠爐進(jìn)行比較:
[0030]現(xiàn)有技術(shù)的多晶硅鑄錠爐冷卻水夾層的進(jìn)水口和出水口均采用普通的二通閥，在正常工作時(shí)，二通閥開(kāi)啟，冷卻水由一端流入而從另一端流出，冷卻爐體。然而，當(dāng)發(fā)生硅液泄漏時(shí)，只能將冷卻水進(jìn)水口的二通閥關(guān)閉，避免冷卻水繼續(xù)流入，但會(huì)留存大量冷卻水在夾層內(nèi)，造成嚴(yán)重的安全隱患。
[0031]本實(shí)用新型考慮到硅液泄漏時(shí)引發(fā)爆炸的原因，改進(jìn)后的多晶硅鑄錠爐一方面在爐體底部增設(shè)泄水閥，一方面將冷卻水進(jìn)出水口處改用三通閥，在鑄錠爐正常工作時(shí)，如圖4所示，閥門接口 501、502和601、602開(kāi)啟，閥門接口 503和603關(guān)閉，冷卻水由一端流入而從另一端流出。當(dāng)發(fā)生硅液泄漏時(shí)，如圖5所示，此時(shí)，及時(shí)關(guān)閉閥門接口 501和602，保持閥門接口 601和502的開(kāi)啟狀態(tài)，將閥門接口 503和603打開(kāi)，同時(shí)，將鑄錠爐底部的泄水閥70打開(kāi)，設(shè)有空氣泵的開(kāi)啟空氣泵。這樣，冷卻水停止進(jìn)入鑄錠爐內(nèi)，從鑄錠爐底部的泄水閥70流出，在空氣泵的作用下，空氣快速進(jìn)入夾層內(nèi)，保證冷卻水能快速、順利地排空。
[0032]可見(jiàn)，該設(shè)計(jì)可以在設(shè)備發(fā)生硅液泄漏時(shí)，及時(shí)將夾層內(nèi)的冷卻水排空，從根本上杜絕了硅液泄漏后發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，使用三通閥是為了使夾層內(nèi)氣壓與外界平衡，保證冷卻水的順利排空，而使用空氣泵是為了增大空氣進(jìn)入夾層內(nèi)的流量，使得冷卻水能盡快排空。
[0033]通過(guò)這些方式，該設(shè)計(jì)有效地防止了鑄錠爐內(nèi)發(fā)生硅液泄漏時(shí)所會(huì)生成氫氣和一氧化碳的混合氣(即水煤氣)的可能，從而避免了爆炸的危險(xiǎn)，更好地保障了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠。
[0034]上述實(shí)施例僅列示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本實(shí)用新型的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶硅鑄錠爐，包括:爐體(10)、經(jīng)過(guò)所述爐體(10)底部的冷卻水夾層(20)、以及分別與所述冷卻水夾層(20)連通的冷卻水進(jìn)水口(30)和冷卻水出水口(40)，其特征在于: 所述多晶硅鑄錠爐還包括:第一三通閥(50)和第二三通閥(60);所述第一三通閥(50)的第一接口(501)與冷卻水進(jìn)水管道接通，第二接口(502)與所述冷卻水進(jìn)水口(30)接通，第三接口(503)與外部大氣相連；所述第二三通閥(60)的第一接口 (601)與所述冷卻水出水口(40)接通，第二接口(602)與冷卻水排水管道接通，第三接口(603)與外部大氣相連； 所述爐體(10)底部設(shè)有從爐體(10)外部開(kāi)啟的泄水閥(70)，所述泄水閥(70)與冷卻水夾層(20)接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于:所述第一三通閥(50)的第三接口(503)通過(guò)空氣泵與外部大氣相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于:所述第二三通閥(60)的第三接口(603)通過(guò)空氣泵與外部大氣相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于:所述爐體(10)底部設(shè)有1-3個(gè)所述泄水閥(70)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于:所述泄水閥(70)為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于:所述泄水閥(70)的直徑為200mm?！?br> 【文檔編號(hào)】C30B11/00GK203639595SQ201320833908
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】周繼承, 劉涵堅(jiān), 朱貝, 黃凱欣, 蘇炯鋒, 魏銘軍, 李家棟 申請(qǐng)人:中南大學(xué)