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

單晶爐是一單晶爐是一種在惰性氣體（氮氣、氦氣為主）環(huán)境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化。用直拉法生長無錯位單晶的設(shè)備。單晶爐對溫度又有及其嚴格的溫度要求。例如：爐體加工溫度，如果爐體溫度得不到有效的控制，爐體因溫度過高會產(chǎn)生形變。勢必影響設(shè)備尺寸變化，造成不合格產(chǎn)品的出現(xiàn)；同時爐體材料長期高溫工作，冷熱不均會降低爐體壽命，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。

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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)正常運轉(zhuǎn)時僅作為水泵吸水池使用，在停電等緊急情況下，冷水機或冷卻塔停止運行，無法為真空爐系統(tǒng)提供冷媒的時候，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候產(chǎn)生損壞甚至爆炸危險。循環(huán)水池的儲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，為了保證在柴油發(fā)電機啟動之前，爐體內(nèi)仍然有冷卻水流過，一般會在真空爐系統(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，依靠重力流經(jīng)爐體對爐體進行冷卻。循環(huán)系統(tǒng)流程見圖1。

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

　　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)，則可采用兩級板式換熱器冷卻的方式提供鑄錠用的冷卻水，一級板式換熱器的一次側(cè)冷源采用冷卻水（由冷卻塔制?。?，二級板式換熱器的一次側(cè)冷源采用冷凍水（由冷凍機制取），冬季及過渡季節(jié)，不開冷凍機，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，鑄錠爐的冷卻水出水先經(jīng)過一級板式換熱器換熱，水溫降低一定的幅度后，再進入二級板式換熱器，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。