太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯制造技術

一種太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯,它解決出現有輥道窯爐膛空間過大，坩堝碼放在內很難達到受熱、去濕均勻影響產品質量等問題，其特征在于：將輥道窯設置為三層結構，并在每層輥道窯墻體的兩側設置測溫孔、測壓孔、測濕孔、熱風調節孔和觀察門，在金屬框架的上方設置循環風管道、供熱風管道、排潮風管道和冷卻風管道，利用燒成窯余熱回收系統的導熱油換熱器送風管供送熱風，并采用德國西門子SIMATICS7全集成自動化控制系統對其進行集散控制，在保證了石英坩堝制品干燥質量的前提下最大限度的利用窯爐余熱，達到節能降耗的目的。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯一、
本技術屬于熱工設備，尤其是涉及到一種利用燒成窯余熱的太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯。二、
技術介紹
石英陶瓷坩堝是太陽能多晶硅鑄錠生產過程中用來裝載多晶硅料，在1600°C高溫下生產使用的容器。其使用條件苛刻，技術性能要求高，是多晶硅鑄錠生產過程中不可替代的關鍵消耗材料。目前常用規格為720型和900型，進一步向大型化1100型發展。石英陶瓷坩堝作為裝載多晶硅料的容器在1600°C高溫下連續工作50小時以上，使之熔化、長晶，對坩堝的純度、強度、外觀及內在質量、高溫性能、尺寸精度等都有十分嚴格的要求。采用石英陶瓷注凝成型技術生產的坩堝以獨特的均質結構和略高的氣孔率，使坩堝制品熱震穩定性好，抗炸裂能力強。以及獨特的表面結構和適度的表面粗糙度，特別適合氮化硅涂層的噴涂，形成涂層不容易剝落。根據多晶硅鑄錠的工藝要求，熔制好的硅料在長晶過程中，坩堝側壁有一定的保溫效果，并且受熱要均勻，所以側壁較厚、上下均勻的坩堝有利于硅料的長晶。而目前用于生產石英陶瓷坩堝的熱工設備通常都是采用傳統輥道窯，由于其爐膛空間過大，坩堝碼放在內很難達到受熱、去濕均勻，往往難以達到要求而影響燒成窯的產品質量。三、
技術實現思路
本技術的目的就是為市場提供一種結構科學、建造方便、操作簡單、節省能源，能夠自動加溫加濕確保100%養護合格率的太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯。本技術的技術方案是:它包括由立柱焊接成的金屬框架、窯墻、窯頂、不銹鋼輥棒、供熱風管、排潮風管、循環風管、冷卻風管和控溫/控濕蝶閥執行器等部分，窯體上下被分隔為上層養護輥道窯、中層養護輥道窯和下層養護輥道窯，每層輥道窯的窯墻兩側設置測溫孔、測濕孔、測壓孔和熱風調節孔和觀察門，窯墻、窯底、窯頂和中部分隔板均采用巖棉板以耐熱鋼緊固件固定，且內襯鋁板；窯體前后分為升溫段、干燥段和冷卻段三部分，所述升溫段設置了循環風裝置，它是由設置在金屬框架上方的循環風管、循環風支管和連接循環風機且設有控溫/控濕蝶閥電動執行器的主循環風管構成，該循環風機與燒成窯的余熱回收系統的導熱油換熱器出風口相連；所述干燥段前中部設置了排潮裝置，中后部設置了供熱風裝置，排潮裝置是由設置在金屬框架上方的排潮風機、設有控溫/控濕蝶閥電動執行器的排潮風管和設置在窯墻兩側的排潮風支管、排潮復用支管組成，供熱風裝置是由設置在金屬框架上方的供熱風機、供熱風管和設置在窯墻兩側的供熱風支管組成，供熱風機的進口端與燒成窯的余熱回收系統的導熱油換熱器送風管相連，供熱風支管的出風口分別安裝在三層輥道窯下部不銹鋼輥棒下方的調節風門處；冷卻段設置了由設置在金屬框架上方的冷卻風抽出口、冷卻風管和設置了窯墻兩側的冷卻風支管組成，并采用自動化控制系統對養護窯內的氣氛進行集散控制。所述自動化控制系統是以西門子SIMATIC S7全集成自動化控制器作為主控設備，通過以太網輸送信息到車間級窯爐控制系統和信息化管理系統，實現車間級生產設備控制系統的數據通信。本技術的有益效果在于:石英坩堝養護干燥的主要熱源來自燒成窯的余熱油，補充熱源另設計安裝了意大利品牌的燃燒機，轉運系統(主傳動、進出窯機、三層活動平臺、單層提升機)連續全自動運轉，另消化吸收了德國KELLER公司的干燥控制技術特點來制定本養護輥道窯余熱利用干燥養護方案。具有如下優點:1、三層養護輥道窯窯墻、窯底和窯頂都采用巖棉板，并以耐熱鋼緊固件緊固，每個窯道內襯都為鋁板，能達到隔熱、隔濕的效果。在窯墻體上設有玻璃觀察窗和入孔，可以應急處理每層窯內突發故障；2、利用燒成窯余熱風管內介質油換熱器的熱油加熱風供給養護窯干燥用，供熱風機為不銹鋼風機，保證了送入的熱風不含有任何能污染坩堝產品的雜質；3、可連續式進窯養護，單座三層養護窯坩堝日產量≥135只；4、石英坩堝養護合格率100% ;5、每層養護棍道窯主傳動都米用Φ65ι?πι的不銹鋼棍棒；6、運轉系統都采用PLC+變頻器控制，全線實行信號聯鎖，達到運行平穩，不抖動，保證了產品完好和操作安全，主傳動可以工頻/變頻互換運行；7、每層養護輥道窯分成6個工作段，每段的溫度/濕度、壓力、段內循環風速均能單獨控制。A段為升溫干燥段，分壓法恒濕，B-E段為干燥段，階梯升控溫和控濕，F段為平衡冷卻段；8、升溫段的溫度/濕度控制由導熱油換熱器，熱風注入/抽出裝置，電動摻新風蝶閥/排潮復用蝶閥及相應的溫度、濕度檢測變送單元構成。因制品在經過本段時，將形成抑制制品表面過快干燥的蒸氣分壓，在制品由室溫升溫的同時，內部水份的遷移速度高于制品表面的蒸發速度，防止表面裂紋的產生，熱風注入/抽出裝置的作用是迫使氣流在本段內形成內循環逆流干燥模式。循環氣流的濕度/溫度可按工藝要求，由熱風注入蝶閥，摻新風蝶閥的相互匹配及排潮蝶閥來進行自動控制；9、干燥段的溫度/濕度控制由熱風注入裝置，排潮蝶閥及相應的溫度、濕度檢測變送單元構成。干燥控制子系統對經工藝配方下達的溫度/濕度指令，驅動相應的外部設備，對本段的溫度/濕度進行精確控制。坩堝制品在此段內進行可控等速干燥，干燥介質為經燃燒機換熱裝置加熱的窯尾冷卻空氣及回抽的排放空氣。在經過溫度/濕度控制后進入窯內，對制品進行干燥，制品干燥速度由進窯風量，風溫及排潮蝶閥開度進行控制；10、養護窯窯壓控制子系統分為準備段和平衡段窯壓控制，準備段窯壓由循環風電機變頻器，電動摻新風蝶閥，排潮復用蝶閥，微壓傳感器及相應的控制回路組成，對本段窯壓的進行閉環控制。以控制窯內的氣體流速，穩定干燥窯的溫度/濕度及壓力工況。平衡段的壓力控制由熱風注入裝置，排潮蝶閥及相應的溫度，壓力檢測變送單元構成。在控制溫度的同時，均衡窯內外壓力，避免環境變化對養護窯工況的影響；11、單座養護干燥窯配置有溫度測控點27個，濕度測控點4個，壓力測控點13個和補充熱源測控點5個；12、控制精度:溫度:A— E工作段:± I °C濕度:A.升溫段:±4 % y.VOL/kg濕度:B—D工作段:± 3 % RH13、養護窯控制系統方案的電氣控制硬/軟件平臺采用了(德)西門子公司倡導的“全集成自動化”方式(SIMATIC S7)。控制軟件編制采用了集我公司近年來干燥控制工程豐富經驗來研發的先進過程控制技術軟件平臺內核。控制系統可靠性強，由于本系統所使用的主控設備一SIMATIC S7本身的失效損壞引發的控制故障幾乎為零(無故障間隔時間大于6萬小時)，以及S7在程序運行機制上采取了動態診斷、指令重復執行、程序卷回等先進的容錯技術，保證了主控系統可靠運行；14、系統配有大屏幕顯示器、鼠標、操作鍵盤，操作人員可憑相應級別的密碼進入人一機對話界面，對抽屜窯設備進行不同級別的操作，如工藝燒成曲線的修改、運行狀態的改變、系統的再組態，等等。人——機對話界面的設計符合人機工程學的原則，簡潔實用，并對于錯誤操作有不同形式的警示，以致到拒絕執行；15、選用采取現場總線技術的溫度、濕度顯示變送器，并可設置在現場，便于操作人員就近觀察和調節相關的微調閥門，提高了溫/濕度調節的實時性/精確性；16、操作站選用了高性能計算機，可對操作站中的工藝配方，產品干燥歷史紀錄，生產質量管理數據等重要數據進行高可靠的保護。可保存24個月，而且本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯，它包括由立柱（4）焊接成的金屬框架、窯墻（28）、窯頂（6）、不銹鋼輥棒（5）、供熱風管（21）、排潮風管（14）、循環風管（8）、冷卻風管（24）和控溫/控濕蝶閥執行器（18），其特征在于：窯體上下被分隔為上層養護輥道窯（1）、中層養護輥道窯（2）和下層養護輥道窯（3），每層輥道窯的窯墻（28）兩側設置測溫孔（10）、測濕孔（11）、測壓孔（12）和熱風調節孔（27）和觀察門（17），窯墻（28）、窯底（31）、窯頂（6）和中部分隔板均采用巖棉板（29）以耐熱鋼緊固件固定，且內襯鋁板（30）；窯體前后分為升溫段、干燥段和冷卻段三部分，所述升溫段設置了循環風裝置，它是由設置在金屬框架上方的循環風管（8）、循環風支管（9）和連接循環風機且設有控溫/控濕蝶閥電動執行器（18）的主循環風管（7）構成，該循環風機與燒成窯的余熱回收系統的導熱油換熱器送風管相連；所述干燥段前中部設置了排潮裝置，中后部設置了供熱風裝置，排潮裝置是由設置在金屬框架上方的排潮風機（13）、設有控溫/控濕蝶閥電動執行器（18）的排潮風管（14）和設置在窯墻（28）兩側的排潮風支管（15）、排潮復用支管（16）組成，供熱風裝置是由設置在金屬框架上方的供熱風機（20）、供熱風管（21）和設置在窯墻兩側的供熱風支管（22）組成，供熱風機（20）的進口端與燒成窯的余熱回收系統的導熱油換熱器送風管（19）相連，供熱風支管（22）的出風口分別安裝在三層輥道窯下部不銹鋼輥棒（5）下方的調節風門（27）處；冷卻段設置了由設置在金屬框架上方的冷卻風抽出口（23）、冷卻風管（24）和設置了窯墻兩側的冷卻風支管（25）組成，并采用自動化控制系統對養護窯內的氣氛進行集散控制。...

【技術特征摘要】
1.一種太陽能多晶硅石英坩堝連續式養護輥道窯，它包括由立柱(4)焊接成的金屬框架、窯墻(28)、窯頂(6)、不銹鋼輥棒(5)、供熱風管(21)、排潮風管(14)、循環風管(8)、冷卻風管(24)和控溫/控濕蝶閥執行器(18)，其特征在于:窯體上下被分隔為上層養護輥道窯(I)、中層養護輥道窯(2)和下層養護輥道窯(3)，每層輥道窯的窯墻(28)兩側設置測溫孔(10)、測濕孔(11)、測壓孔(12)和熱風調節孔(27)和觀察門(17)，窯墻(28)、窯底(31)、窯頂(6)和中部分隔板均采用巖棉板(29)以耐熱鋼緊固件固定，且內襯鋁板(30);窯體前后分為升溫段、干燥段和冷卻段三部分，所述升溫段設置了循環風裝置，它是由設置在金屬框架上方的循環風管(8 )、循環風支管(9 )和連接循環風機且設有控溫/控濕蝶閥電動執行器(18)的主循環風管(7)構成，該循環風機與燒成窯的余熱回收系統的導熱油換熱器送風管相連；所述干燥段前中部設置了排潮裝置，中后部設置了供熱風裝置，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊應春，占鴻鳴，李建政，王瑩，王雄，
申請(專利權)人：黃岡市華窯中啟窯爐科技有限公司，
類型：新型
國別省市：湖北;42