[實用新型]一種帶有換熱系統的多晶鑄錠爐

有效

• 申請號: 201420680678.4
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN204211856U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 夏新中;張任遠
• 申請（專利權）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 陸林生

技術領域

本實用新型涉及鑄錠爐技術領域。

背景技術

在多晶鑄錠生產中，硅錠的熔化及生長均在600豪巴的負壓環境下進行，期間需要通入氬氣來維持爐腔壓力。氬氣是一種惰性氣體，不會與硅錠及石墨反應，可以保護硅錠和石墨不被氧化。同時氬氣還會帶走硅錠生長過程中揮發出的雜質。生產中氬氣主要來自于液氬儲存罐，如圖1所示，鑄錠過程中，氬氣經過升壓后從上方的氬氣進氣管1進入，吹到硅液10表面，向四周散開，氬氣攜帶硅液10揮發的雜質從隔熱籠8下部的孔隙進入腔室，然后由真空泵7抽出，經出氣管15排放到大氣中。進入鑄錠爐的氬氣的溫度很低，直接吹到硅液10的表面，會在這一區域形成局部過冷，使得表面的硅液10成為過冷液體，會使局部的硅液10溫度降低至熔點以下，影響雜質的正常分凝。

多晶鑄錠爐上另一個重要的環節就是冷卻水系統。鑄錠爐的爐腔12分為上下爐腔兩部分，都為中空結構，上爐腔由上爐腔進水管3和上爐腔出水管2構成冷卻水系統，下爐腔由下爐腔進水管5和下爐腔出水管4構成冷卻水系統。鑄錠過程中，隔熱籠8逐漸向上打開，硅液10中的熱量傳遞到熱交換臺11，然后輻射至爐腔壁，最終由冷卻水帶走，實現硅液10散熱降溫，達到定向凝固的目的。在生產車間，冷卻水由一根較大的管路輸送，通過分流分配給各個鑄錠爐，各鑄錠爐流出的冷卻水再匯入到一根較大的總出水管13送至冷卻水處理車間的冷卻水處理系統16，制冷處理后經總進水管14送回鑄錠車間，實現循環。但是，吸熱后的冷卻水溫度越高，制冷處理時的能耗就會越大，大大增加了生產成本。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種帶有換熱系統的多晶鑄錠爐，能夠降低冷卻水處理過程中的能耗，同時，提高了氬氣的進氣溫度，降低氬氣對硅液表面局部過冷的影響，保證雜質的正常分凝。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：

一種帶有換熱系統的多晶鑄錠爐，包括爐體和冷卻水處理系統，爐體的爐腔為中空結構，所述爐腔包括上爐腔和下爐腔，上爐腔連接有上爐腔出水管和上爐腔進水管，下爐腔連接有下爐腔出水管和下爐腔進水管，上爐腔出水管和下爐腔出水管的出水端與總出水管連接，上爐腔進水管和下爐腔進水管的進水端與總進水管連接，總進水管與冷卻水處理系統的冷卻水出水端連接；爐體內設有隔熱籠，隔熱籠頂部安裝有加熱器，隔熱籠底部安裝有熱交換臺，隔熱籠頂部還連接有從爐體上部伸進來的氬氣進氣管，爐體一側連接有出氣管，出氣管與真空泵連接；還包括換熱系統，所述換熱系統包括外殼和換熱管，所述換熱管安裝在外殼內，所述外殼一端與總出水管連接，外殼另一端連接換熱出水管，所述換熱管一端與氬氣進氣管連接，另一端連接換熱進氣管，換熱進氣管與氬氣儲氣罐連接，換熱出水管與冷卻水處理系統的冷卻水進水端連接。

進一步的技術方案，所述換熱管為螺旋形。

進一步的技術方案，所述總出水管與換熱進氣管分別位于換熱系統的兩端。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型能夠使從鑄錠爐中吸熱升溫的冷卻水與來自儲氣罐中的氬氣進行熱交換，使冷卻水的溫度降低，溫度降低的冷卻水進入冷卻水處理系統，進而降低了冷卻水處理工序中的處理能耗；同時，與冷卻水換熱后的氬氣溫度升高，提高了進入鑄錠爐中的氬氣的溫度，降低了氬氣對硅液表面局部過冷的影響，保證了雜質的正常分凝；換熱管設計為螺旋形，增大換熱面積，提高了換熱效率；總出水管與換熱進氣管分別位于換熱系統的兩端，使得氬氣和冷卻水以對向流動的方式流動，進一步增強了換熱效果，提高了換熱效率。

附圖說明

圖1是現有的多晶鑄錠爐；

圖2是本實用新型的結構示意圖；

在附圖中：1、氬氣進氣管，2、上爐腔出水管，3、上爐腔進水管，4、下爐腔出水管，5、下爐腔進水管，6、石棉，7、真空泵，8、隔熱籠，9、加熱器，10、硅液，11、熱交換臺，12、爐腔，13、總出水管，14、總進水管，15、出氣管，16、冷卻水處理系統，17、換熱系統，18、外殼，19、換熱管，20、換熱出水管，21、換熱進氣管。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。