客戶案例--單晶爐冷卻循環(huán)系統(tǒng)-冷水機(jī)的應(yīng)用

單晶爐是一單晶爐是一種在惰性氣體（氮?dú)狻⒑鉃橹鳎┉h(huán)境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化。用直拉法生長(zhǎng)無錯(cuò)位單晶的設(shè)備。單晶爐對(duì)溫度又有及其嚴(yán)格的溫度要求。例如：爐體加工溫度，如果爐體溫度得不到有效的控制，爐體因溫度過高會(huì)產(chǎn)生形變。勢(shì)必影響設(shè)備尺寸變化，造成不合格產(chǎn)品的出現(xiàn)；同時(shí)爐體材料長(zhǎng)期高溫工作，冷熱不均會(huì)降低爐體壽命，造成損失。

這就需要專業(yè)穩(wěn)定的冷卻水系統(tǒng)，來滿足單晶爐的降溫冷卻需求，才能維持爐體設(shè)備正常工作，不至于發(fā)生因爐體設(shè)備溫度過高，造成設(shè)備變形，影響硅晶體的生長(zhǎng)。

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水冷真空爐系統(tǒng)多采用開式循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)由循環(huán)水池，冷卻水循環(huán)泵，應(yīng)急冷卻水箱，板式換熱器等組成。系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的是需要設(shè)置一座有效容積較大的循環(huán)水池，此水池在系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)僅作為水泵吸水池使用，在停電等緊急情況下，冷水機(jī)或冷卻塔停止運(yùn)行，無法為真空爐系統(tǒng)提供冷媒的時(shí)候，冷卻水循環(huán)泵配備應(yīng)急電繼續(xù)工作，將管網(wǎng)及水池內(nèi)水繼續(xù)打循環(huán)，因水的比熱大于硅的比熱，利用循環(huán)水池內(nèi)的水把鑄錠爐中高溫硅的熱量吸收掉，從而把鑄錠爐的溫度降下來，保證爐體不至于在停電的時(shí)候產(chǎn)生損壞甚至爆炸危險(xiǎn)。循環(huán)水池的儲(chǔ)水容量的確定即根據(jù)將系統(tǒng)中所有爐體內(nèi)的硅料降溫至安全溫度的時(shí)候，水池中的水的溫度不至于升高到冷卻水系統(tǒng)管網(wǎng)及設(shè)備不耐受的程度。冷卻水系統(tǒng)必須要為真空爐循環(huán)水泵配應(yīng)急電源，此應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機(jī)，為了保證在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之前，爐體內(nèi)仍然有冷卻水流過，一般會(huì)在真空爐系統(tǒng)中設(shè)置一座高位應(yīng)急冷卻水箱，此水箱中的水在系統(tǒng)停電時(shí)，依靠重力流經(jīng)爐體對(duì)爐體進(jìn)行冷卻。循環(huán)系統(tǒng)流程見圖1。

　 　以上是對(duì)鑄錠爐真空爐系統(tǒng)的大概描述。而因項(xiàng)目所在地域的不同，會(huì)采用不同的方式作為真空爐系統(tǒng)的冷媒，以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，鑄錠爐冷卻水進(jìn)水溫度一般要求≤30℃，所以當(dāng)項(xiàng)目所在地的夏季濕球溫度較低的時(shí)候，可以僅采用冷卻塔作為冷媒，就能滿足鑄錠爐冷卻水進(jìn)水溫度的要求；而當(dāng)項(xiàng)目所在地區(qū)夏季濕球溫度較高時(shí)，則需要冷水機(jī)組提供冷媒才能滿足鑄錠爐冷卻水進(jìn)水溫度的要求。下面筆者就這兩種系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

　　系統(tǒng)一：西北等夏季濕球溫度較低的地區(qū)。此類地區(qū)夏季濕球溫度可≤24℃，冷卻塔夏季出水溫度可≤28℃，則可由冷卻塔的出水作為冷媒，通過板式換熱器將真空爐水溫降至≤30℃，從而滿足鑄錠爐真空爐進(jìn)水溫度≤30℃的要求。但需要注意，在風(fēng)沙較大地區(qū)，氣候環(huán)境惡劣，普通的開式塔容易受到風(fēng)沙的影響，選用閉式冷卻塔較為合適。此系統(tǒng)比較節(jié)能。

　　系統(tǒng)二：中南部等夏季濕球溫度較高的地區(qū)，則可采用兩級(jí)板式換熱器冷卻的方式提供鑄錠用的冷卻水，一級(jí)板式換熱器的一次側(cè)冷源采用冷卻水（由冷卻塔制?。?jí)板式換熱器的一次側(cè)冷源采用冷凍水（由冷凍機(jī)制?。?，冬季及過渡季節(jié)，不開冷凍機(jī)，僅開冷卻塔，用冷卻塔的出水作為冷媒。夏季及過渡季節(jié)時(shí)，鑄錠爐的冷卻水出水先經(jīng)過一級(jí)板式換熱器換熱，水溫降低一定的幅度后，再進(jìn)入二級(jí)板式換熱器，由冷凍水作為冷媒將真空爐冷卻至鑄錠爐要求的入口溫度。