硅粉密相气力输送技术在多晶硅生产中的应用

77太阳能作为一种可持续再生能源，利用太阳能的光伏发电技术在过去几十年里引起了广泛的研究[1]。

多晶硅作为太阳能光伏行业的重要原材料，是推动国家战略能源结构和新能源产业改革的重要产品。

随着多晶硅技术的成熟和客户标准的提高，生产商开始规划生产电子级多晶硅以满足市场需求[2]。

目前，全球多晶硅生产工艺主要为三氯氢硅氢还原法（也称改良西门子法）和硅烷法生产，前者的产量全球占比约96%，后者约占4%[3]。

光伏行业对多晶硅的使用量已远超其他行业，成为消耗量最大的行业领域，太阳能级多晶硅对多晶硅的纯度要求达到99.9999%以上，对杂质具有严格的要求。

改良西门子法生产多晶硅作为化工生产，通过气相沉积方式在反应炉内生产柱状多晶硅[4-5]。

如今，采用了闭环循环生产工艺，在整个过程中，工业硅粉与氢气（H 2）在催化剂的作用下进行气固反应，反应生成三氯氢硅（SiHCl 3）及其副产物，利用精馏提纯，将SiHCl 3 气化后，将其输送至 H 2气氛，以此形成多晶硅，而从还原炉排放的废气则由 H 2、HCl、SiH 2Cl 2、SiHCl 3、SiCl 4等成分构成，最终经过回收处理设备的分离，最终将其输送至系统，以实现对废气的有效净化，达到资源循环利用的目的 [6] [7]。

如今，气相色谱分析技术已成为当前化工分析中仪器分析的常用手段。

气相色谱技术作为一种物理分析的方式，通过对取样样本分析，实现化工产品成分分析的技术。

气相色谱技术的应用能够对生产化学反应环节中的各种原材料、反应物和产品进行分析，并结合相应内标物对化学物料进行监测分析，实现化工样本的分析 [8]。

1 气相色谱与质谱联用技术的原理气相色谱技术作为色谱检测法中的一种常用的检测方式，通过利用物质特定的沸点、极性以及吸附性质的差异，利用气体作流动相对混合组分的分离和分析[9]。

在医药研发领域、环境领域、能源化工领域以及食品领域等均有广泛应用[10-12]。

多晶硅生产工艺和反应原理多晶硅是一种用于制造太阳能电池板的关键材料。

其制备工艺涉及多个步骤和反应原理。

多晶硅的生产工艺可以概括为以下几个主要步骤：1. 原料准备：多晶硅的主要原料是冶炼硅、矽酸钠和氢氯酸等。

这些原料在制备过程中需要进行精确的配比，以确保最终产品的质量和效能。

2. 冶炼硅的制备：首先，将原料中的冶炼硅与氢氧化钠进行反应，生成硅酸钠溶液。

然后，在高温下将溶液与电解质反应，从中析出粗硅。

这个过程主要是通过液相冶炼和电解两个步骤来完成的。

3. 精炼多晶硅：将粗硅放入电炉中，并在控制温度和环境的条件下进行加热。

通过向炉内加入能与杂质反应的物质（如氯化氢），可以将杂质从硅中去除。

这个过程被称为精炼，其目的是提高多晶硅的纯度。

4. 抽拉和切割：经过精炼的多晶硅会以一定的比例被抽拉成圆柱形的晶棒。

这个晶棒通常被切割成薄片，用于制造太阳能电池板。

切割过程需要高精确度的设备和操作，以确保最终产品的品质。

在多晶硅生产过程中，存在多个反应原理的作用：1. 溶液反应：冶炼硅与氢氧化钠反应形成硅酸钠溶液，这个反应产生了大量的热量。

同时，在高温下进行的电解质反应中，硅酸钠溶液被分解为纯硅和氢氧化钠，从而促使多晶硅的形成。

2. 杂质去除反应：在精炼多晶硅的过程中，通过向电炉中加入氯化氢等物质，可以与多晶硅中的杂质发生反应。

这些杂质会以气体或液体的形式被移出，从而提高多晶硅的纯度。

3. 抽拉和切割反应：在多晶硅被抽拉和切割的过程中，需要使用高精确度的设备和工艺控制，以确保晶棒和切片的质量。

这个过程主要是机械物理反应，通过切割工具对多晶硅进行切割和加工。

总而言之，多晶硅的生产工艺涉及多个步骤和反应原理。

从原料准备、冶炼、精炼到抽拉和切割，每一步骤都是为了提高多晶硅的纯度和形状，以满足太阳能电池板制造的要求。

通过控制反应条件和使用精确的设备，可以实现高质量的多晶硅生产。

多晶硅是一种非常重要的材料，广泛应用于太阳能电池板的制造。

气力输送技术在多晶硅中的应用案例分析多晶硅的生产工艺是将氯化氢与工业硅粉在高温反应下生成三氯氢硅，经过对三氯氢硅的精制提纯后，在还原炉内进行化学气相沉积反应，能够生产纯度较高的多晶硅。

在三氯氢硅的合成阶段，传统方式是将工业硅粉通过吊运送入料斗，这种操作存在着生产效率低下、劳动强度大等缺点，并且产生的粉尘污染对工人和生产车间环境也有着很大的危害。

气力输送是在密闭的环境中，将物料从一端运送到另一端的技术，整个过程中，物料不会与外界环境接触，密闭性良好。

所以在该阶段，建议采用气力输送技术进行加料，可以从根本上杜绝这些危害。

一、选择合适的输送方式根据粉体物料的特性、输送管道系统的特征(包括管道长度、提升高度、倾斜角度、弯管角度和数量等)和输送压力来选择。

经过研究人员测试，硅粉的安息角约35°,散料安息角在30°-38°时,能自由流动。

硅的莫氏硬度大概在7,莫氏硬度大于6的物料虽然适合气力输送，但对于输送管道的磨损很严重。

根据硅粉的物性和类似物料的气力输送经验,硅粉适合低速密相正压气力输送。

二、密相气力输送原理密相正压气力输分为静压输送和"紊流输送"两种。

紊流输送是先将物料在仓泵内与输送气体充分混合,再通过压力将混合物利用管道进行输送,只要保证一定的流速,物料不会在输送管道中造成堵塞,系统便可连续运行,因此输送效率较高,是目前正压密相气力输送的主要输送方式。

硅的氧化性较强,处于粉态时,在空气中易爆。

为了保证气力输送的安全和避免硅粉表面被氧化,保持其良好的活性,硅粉输送的气源采用氮气,可以利用厂内的制氮站提供，也可以外购压缩氮气。

三、工艺流程硅粉气力输送工艺流程中,硅粉先由气力输送罐车装运硅粉至硅粉贮仓,罐车接通厂供氮气气源后,将硅粉压送到硅粉贮仓内。

贮仓下部设置两套气力输送系统,贮仓内的硅粉通过气力输送装置送至厂内各处收料斗。

正常工作时,两套气力输送系统单独向两个不同处的收料斗供粉,但是两套系统之间又通过阀门互连,互为备用,在一套系统出现故障或检修时,另外一套系统可以向两个不同的收料斗处供粉。

(10)授权公告号 (45)授权公告日 2014.05.21C N 203602038U (21)申请号 201320726651.X(22)申请日 2013.11.18B65G 53/16(2006.01)B65G 53/52(2006.01)(73)专利权人新特能源股份有限公司地址830011 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市500甘泉堡工业园(72)发明人周迎春其他发明人请求不公开姓名(74)专利代理机构北京中恒高博知识产权代理有限公司 11249代理人刘洪京(54)实用新型名称一种正压助推型硅粉气力输送装置(57)摘要一种正压助推型硅粉气力输送装置，包括依次连接的硅粉料仓、硅粉发送罐、硅粉接受罐、硅粉输送管道和硅粉输送管道相匹配的氮气伴管；所述硅粉料仓仓顶部配备袋式除尘器、呼吸安全阀、雷达料位计；料仓锥部设有助流器；料仓与发送罐通过落料管线、落料阀相连接；所述发送罐上部、下部设有与压缩氮气罐相连接的进气阀；所述发送罐通过输送主管道和出料阀与硅粉接受罐相连接；所述氮气伴管沿输送主管道全程助吹，伴管与主管设有氮气助流器、调节阀相连接；可以以最大的密度（混合比）以及最慢的速度进行输送；输送氮气的进入和料柱的分段自动进行，因此，可以大量节省输送氮气消耗；可以极大减轻对设备及管道的磨损；全线旁通伴管助吹，不会堵管；压力PLC 控制实现输送自动化、智能化。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)授权公告号CN 203602038 U1/1页1.一种正压助推型硅粉输送装置，其特征在于，包括依次连接的硅粉料仓、硅粉发送罐、硅粉接受罐、硅粉输送管道和硅粉输送管道相匹配的氮气伴管；所述硅粉料仓仓顶部配备袋式除尘器、呼吸安全阀、雷达料位计；料仓锥部设有助流器；料仓与发送罐通过落料管线、落料阀相连接；所述发送罐上部、下部设有与压缩氮气罐相连接的进气阀；所述发送罐通过输送主管道和出料阀与硅粉接受罐相连接；所述氮气伴管沿输送主管道全程助吹，伴管与主管设有氮气助流器、调节阀相连接；所述硅粉发送罐自身设有称重计量系统；所述硅粉发送罐的下部设有与主管道相连的弯头。

多晶硅铸锭装备的电力供应和电网协调技术多晶硅铸锭装备是制造太阳能电池的关键设备，其电力供应和电网协调技术是确保生产过程中稳定供电和协调电网与设备之间的关键因素。

在太阳能产业迅速发展的背景下，多晶硅铸锭装备的电力供应和电网协调技术愈发重要。

多晶硅铸锭装备包括电池片生产线、硅棒设备、硅晶设备等。

这些设备在生产过程中需要大量的电力供应。

由于电力供应不稳定，会导致生产过程中的能耗波动、设备运行不稳定等问题。

因此，为了确保供电质量和设备运行稳定，多晶硅铸锭装备的电力供应需要采取相应措施。

首先，多晶硅铸锭装备的电力供应需要优化电力系统架构。

为了减少电力系统中的线损、电压波动等问题，需要对电力系统进行合理布局，确保供电线路的质量。

同时，可以考虑引入新型的电力设备，如智能变压器等，提高供电质量和稳定性。

其次，多晶硅铸锭装备的电力供应需要引入能量储备技术。

在生产过程中，电力需求可能会突然增加或减少，这就需要有能力储备的技术来缓冲电力波动。

例如，可以利用储能电池、超级电容等技术，将多余的电力储存在设备中，以备不时之需。

这样可以有效解决电力供应不稳定的问题。

另外，多晶硅铸锭装备的电力供应还应该考虑到节能和环保因素。

在设备设计和选型过程中，应该优先选择节能型设备，减少能耗。

同时，可以引入清洁能源技术，如太阳能发电等，作为一部分电力供应来源，实现绿色生产。

除了电力供应，多晶硅铸锭装备还需要与电网进行协调。

正常运行的装备需要与电网进行交互，实现能量的传递和共享。

在这个过程中，需要有相应的电网协调技术。

首先，电网协调技术需要确保装备与电网之间的能量传递稳定。

通过合理的供电电压和频率调节，可以确保设备正常运行，并避免损坏。

此外，还需要合理规划电网结构，保证电力传输的可靠性和稳定性。

其次，电网协调技术需要考虑到装备与电网之间的互动。

装备在运行过程中会对电网产生负荷，电网需要根据装备的实时负荷情况做出相应调整。

因此，可以通过智能电能计量和通信技术实现装备与电网之间的信息交互，实时了解装备的负荷情况，并做出相应调整。

多晶硅产品的用途与生产工艺简介2黎展荣编写2008-03-15多晶硅产品的用途与生产工艺简介讲课提纲：一、多晶硅产品的用途二、国内外多晶硅生产情况与市场分析三、多晶硅生产方法四、多晶硅生产的主要特点五、多晶硅生产的主要工艺过程讲课想要达到的目的：通过介绍，希望达到以下几点目的：1，了解半导体多晶硅有关基本概念与有关名词，为今后进一步学习、交流与提高打下基础；2，了解多晶硅的主要用途与国内外多晶硅的生产和市场情况，热爱多晶硅事业与行业；3，了解多晶硅生产方法和多晶硅生产的主要特点，加深对多晶硅生产工艺流程的初步认识；4，了解公司3000吨/年多晶硅项目的主要工艺过程、工厂的概况、规模、车间工序的相互关联，有利于今后工作的开展。

一、多晶硅产品的用途在讲多晶硅的用途前，我们先讲一讲半导体多晶硅的有关概念和有关名词。

1，什么是多晶硅？我们所说的多晶硅是半导体级多晶硅，或太阳能级多晶硅，它主要是用工业硅或称冶金硅（纯度98-99%）经氯化合成生产硅氯化物，将硅氯化物精制提纯后得到纯三氯氢硅，再将三氯氢硅用氢进行还原生成有金属光泽的、银灰色的、具有半导体特性产品，称为半导体级多晶硅。

2，什么是半导体？所谓半导体是界于导体与绝缘体性质之间的一类物质，导体、半导体与绝缘体的大概分别是以电阻率来划分的，见表1。

3，纯度表示法半导体的纯度表示与一般产品的纯度表示是不一样的，一般产品的纯度是以主体物质的含量多少来表示，半导体的纯度是以杂质含量与主体物质含量之比来表示的。

见表2。

表2 纯度表示法外购的工业硅纯度是百分比，1个九，“1N”，98%，两个九，“2N”，99%，是指扣除测定的杂质元素重量后，其余作为硅的含量（纯度）。

如工业硅中Fe≤0.4%,AL≤0.3%,Ca≤0.3%,共≤1%, 则工业硅的纯度是：（100-1）X100%=99% 。

2), 半导体纯度工业硅中的B含量是0.002%(W)，则工业硅纯度对硼来说被视为99.998%，即4N（对B来说）。

有机硅单体合成车间硅粉输送岗位操作规程1 任务1.1添加剂真空上料系统：完成自添加剂料桶至添加剂贮料斗的添加剂粉料输送。

输送方式为负压吸送式气流输送。

系统设计能力为3000kg/h，输送距离约8 米，其中水平距离5 米，垂直距离3 米。

1.2硅粉配料、掺混系统：完成硅粉和添加剂粉的混合配料，硅粉自硅粉贮罐至掺混仓输送，同时完成添加剂的加入。

输送方式是通过硅粉旋转阀RV0203A/B 以重力流的方式将硅粉注入掺混仓，同时添加剂粉料通过螺旋输送机L0203 也以重力流的方式注入掺混仓。

系统设计能力为12000kg/h，输送距离约10 米，其中水平距离2 米，垂直距离8 米。

1.3硅粉计量输送系统：完成自掺混仓至流化床反应器的物料输送。

输送方式为以氯甲烷气体为动力的正压密相气流输送系统。

系统设计能力为2500kg/h，输送距离约20 米，其中水平距离15 米，垂直距离5 米。

1.4开车推料系统：完成自硅粉储存料仓至流化床反应器的物料输送。

输送方式为以氯甲烷气体或氮气为动力的正压密系统设计能力为40000kg/h，输送距离约30 米，其中水平距离5 米，垂直距离25 米。

系统的操作及控制均由DCS 来完成。

添加剂真空上料系统，硅粉配料输送系统及硅粉计量输送系统均设有“自动”和“手动”两种操作模式。

每个系统均独立操作。

“自动”操作模式用于装置正常连续生产操作；“手动”操作模式用于系统的试车、调试、检修及需人工干预情况下的操作。

设备可在DCS或现场操作盘上进行手动操作。

2 管辖范围3 相关岗位的联系4 工艺流程简述4.1 添加剂真空上料系统及氮气保护由罗茨真空泵抽吸产生负压，将桶装的添加剂粉料吸入添加剂贮料斗，大部分物料落入添加剂贮料斗底部，少量物料随气流带入设备上部的过滤部分，经滤袋过滤分离，黏附在滤袋上的添加剂粉料经脉冲振打后落下，过滤后的气体经在线过滤器再次过滤，通过罗茨真空泵P0217 排入大气。

为避免物料与空气长时间接触，设置氮气保护。