[实用新型]一种单晶炉开式直接冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型属于直拉法单晶硅生产技术领域，尤其是一种单晶炉开式直接冷却系统。

背景技术

目前生产单晶硅的主要方法为直拉法，整个单晶的生长过程都在密闭的单晶炉中进行，单晶炉作为单晶硅生长的的最重要设备，炉内工作温度一般在1400℃，而单晶炉炉壁为不锈钢材料，其耐受温度在300℃以下，为防止炉体温度过高，需要对炉体进行冷却，普遍做法为提供冷却水带走热量，同时为了保证单晶生长质量，单晶生长环境必须恒定，因此单晶炉循环冷却水的温度也必须稳定，不能出现波动，如果冷却水系统不稳定，出现断水，水流减慢阻塞等现象，炉内的高温会造成炉体材料变形，加热电极熔化，不仅影响单晶的质量，而且会降低单晶炉的使用寿命甚至产生安全隐患。因此，设计一套安全可靠的冷却水系统对单晶炉的运行防止安全特大事故保证经济效益都有着极为重大的现实意义。

传统的冷却系统如图2所示，适用于早期的几十台单晶炉使用的小型系统，运行流量小，系统相对不太复杂；

近年来的冷却系统如图3所示，适用于上百台甚至数百台的单晶炉同时运行的冷却水系统；

以上述两类单晶炉冷却系统为代表的传统冷却系统一直采用间接冷却方式，即通过外部冷却水和内循环冷却水系统进行热交换后获得相应的冷却水温度。

上述两类类系统的构成大致如下：

外部冷却系统包括冷却塔，循环水池，外部循环水泵及管道系统，补水系统，水质水温水位监测系统

内循环系统包括不锈钢板式换热器，内循环水池，内循环水泵，管道系统，补水系统，水质水温水位监测系统

电力供给系统，为冷却塔，循环水泵等提供电力

应急保障系统，由于冷却水对于单晶炉的安全运行至关重要，断水超过30秒会直接导致炉内产品结晶失效，超过三分钟会造成单晶炉爆炸，危及人员，财产的重大安全，因此系统必须要设置有安全 应急冷却水供给、保证系统。一般做法为，采用双路电源，并增加柴油发电机，保证冷却水系统供电。

早期还有一种应急保障方案为采用高位水箱供水方式，是由一台或多台水泵工频运转先向高位水箱供水，然后由高位水箱向炉体冷却系统供水，这种供水方式的供水压力取决于高位水箱高度，这种方式必须搭建足够高的水箱，投资大，占地面积也大，管网实际水压不能根据需求量的变化而自动调整，如果高位水箱的液位传感器出现故障，水泵将不会自动开关；在依靠电力供水失效的情况下，必须由人工操作打开阀门，让水箱内的水流入单晶炉循环水系统，这势必造成不稳定的情况发生，且供水方式存在二次污染，水压不稳定的缺点，同样也不适合对冷却效果比较高的炉体。

实用新型内容

因此，为克服上述不足，本实用新型在此提供一种设计合理，结构简单的单晶炉开式直接冷却系统；此系统在安保系统上具有如下优点：不需要人为操作，应急反应迅速，柴油泵及备用泵全部自动化启动，产品及控制成熟可靠，大量广泛应用于消防系统；系统可靠性高，停电时也有柴油备用泵保证系统正常运行，易于维护，产品通用，价格低廉；只需要采用单路电源及一套柴油水泵，投资低；

本实用新型是这样实现的，构造一种单晶炉开式直接冷却系统,包括循环水泵，柴油备用泵，冷却塔，循环冷却水池，循环供水管路，和循环水回水管路；所述循环冷却水池位于冷却塔下方，并通过管道与循环水泵连接，该循环水泵再通过循供水管路与单晶炉连接；所述单晶炉再通过循环水回水管路与冷却塔连接。

优选的，还包括水质水温水位监测系统，该系统包括安装于水池的水温检测传感器，水位检测传感器和水质传感器。

优选的，所述循环水泵为电动水泵，且该电动泵设置有一台备用泵，该备用泵采用单路电源加上柴油发电机作为备用电源。

优选的，所述循环水泵和备用泵均配备有作为安保作用的柴油水泵。

通过改进，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型应急反应迅速，在消防系统内广泛应用，设备及控制系统成熟；成本低廉，只需要采用单路电源及一套柴油水泵；整个系统的可靠性大大提高，不全部依靠电力供应，停电时也有柴油泵保证系统正常运行；

可靠性高，系统设备设置简单，有单路电源和柴油泵双重保证单晶炉冷却系统运行；

系统简单，系统无二次循环系统，只设置一套泵，一个冷却塔，一个循环水池，采用单路电源，初始投资小；

采用开式系统系统效率高，节能经济。传统的循环水冷却系统需要两套或三套泵系统，用于外部冷却和内部冷却。而开式系统只用一套泵，直接供水给单晶炉各用水点，做到水运行路线短；没有中间换热器，减少了压降，水泵扬程更低，整个系统效率提高。