多晶硅硅粉密相气力输送系统选择与维护
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表 １ 硅 粉 物 性 表
泛。 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 。 密 相气 力 输送 固体 含 量 高于 １ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 或 固气 比大于 ２ ５的输 送 过程 。操 作 流速较 低 ， 用较 高 的气 压压 送 。密相输 送 的输 送能 力大 ， 可压 送较长 距离 ， 物料 破损 和设备 磨 损较 小 ， 能耗 也较省 。 ２ 密相高 压气 力输 送 系统 主要 设备和 部件 密相 高压气 力 输送 系统 一般 由仓泵 、 补气 器 、 输 送管 、 风管、 分离 器 （ 常 用 的有 容 积 式 和 旋 风 式 两 种） 、 锁气 器 （ 常用 的有 翻板式 和 回转式 两种 ， 既可作 为喂 料器 ， 又可 作为 卸 料器 ） 、 除 尘器和 风机 （ 如 离心 式风机、 罗 茨鼓 风 机 、 水 环 真 空泵 、 空压机 等 ） 、 控制 系统等设 备 和部 件 组成 。 仓泵 的作 用是 进人物 料 ， 造 成 合适 的料 气 比 ， 使 物料 启动 、 加 速 。分离器 的作用 是 将物 料与 空气 分 离 ， 并 对物 料进 行分 选 。 锁气 器 的 作 用是均 匀 供料 或卸 料 ， 同时阻止 空气漏 人 。 罗 茨鼓 风 机或 空压 机提 供动 力 。
２ ０ １ ３ 年第 １ ３ 期
内蒙 古石 油 化 工
５ ５
多 晶硅 硅粉 密相气力输送系统选择ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与维护
刘淑 萍 ， 陈 文 宇
（ 内蒙古神舟硅业有 限责任公 司 ， 内蒙古 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ７ ０ ）
摘 要： 本文 ｌ ｊ 酲 述 了 多晶硅 生产 装 置 中硅 粉 输送 装置 的原理 、 输 送 方式 的选择 计 算 以及 密相 气力输 送 的 工作 方式 、 控 制 系统 、 故 障 判断 方 法 。 关键词： 密相 气力输 送 ； 多晶硅 硅粉 输送 中图 分类 号 ： ＴＱ０ ２ ２ ． １ １ ＋４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ Ｏ ０ ６ —７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ —０ ０ ５ ５ ～０ ３
国 １ 硅 粉 输 送 流 程 图
３ 密相气 力 输送 系统 的类 型 和特点
密相 气力 输送 是 国外于 ２ Ｏ 世纪 ６ ０年代 发展起 来 的一 项 新 技 术 ， 我 国于 ２ Ｏ世 纪 ７ Ｏ年代 中开始 引 进 。近年来 已在 化 工 、 机械、 建材 、 冶金 、 轻工 等部 门 得 到应 用 。 其工作 原 理是 ： 被 输送 物料 由料斗 进入仓 泵（ 仓 泵 内压 力 约为 ６ ０ ＂ － － ２ ２ ０ ｋ Ｐ ａ ） ， 在压缩 空气作用
名称
粒径／ ｍ 堆积密度／ （ ｔ ・ ｍ ）
安息角／ 。 含水率／ ‰
～
数值
５ Ｏ～ １ ５０
１． ３ ３５
下 村霸 垣
枣 毒…． 与 各
ｄｏ ． ５
从 表 １看 ， 硅 粉 的 安息 角 约 ３ ５ 。 ， 散 料 安 息 角在 ３ Ｏ 。 ～３ ８ 。 时， 能 自由流动 。同 时硅 的莫 氏硬度 为 ７ ， 对 于 非 常硬 的物 料 ， 莫 氏硬 度 大于 ６ ， 趋 向易 于流 动 ， 但 对 管道 的磨 蚀 性很 强 。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 。 密 相正 压气 力输 送 可分 为 “ 静压” 和“ 紊流” 两 种 输送 方式 。紊 流输送 是 目前 正 压 密相 气 力输 送 的主 流方 式， 其 工 作原 理 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 在 管 道 中不 大量 沉 积 造 成 堵管， 系统 便 可 连 续 运 行 ， 因此 输 送 效 率 高 ， 应 用广
改 良西 门子 法工 艺生 产 的多 晶硅 在世 界上 的产 能最 大 ， 约 占总 产能 的８ Ｏ 。 该 工艺 是 将氯 化氢 和 工 业 硅粉 （ 粗硅） 在 高温 下 合 成 三 氯 氢 硅 ， 然 后 对 三氯 氢 硅 进 行 化学 精 制 提 纯 ， 提 纯 后 的三 氯 氢 硅 在 还原 炉 内进行 化学 气 相沉 积 反应 生 成 高纯 度 多晶硅 。在 三氯 氢 硅 合成 阶段 ， 原 料 硅 粉经 吊运 被 卸 入 硅 粉接 收料 斗 ， 这种人工操 作生产 方式效率低 ， 劳 动 强 度 大， 同时操 作 中产 生 的粉 尘 危害 人体 健 康 ， 污染 现场 环 境 。硅 粉采 用 密相 气力 输 送 加料 可 以从 根本 上消 除 人工 吊运 的诸 多弊端 。 １ 输 送方 式选 择 粉 体 气 力 输 送 可 以采 用 稀 相 或 密 相输 送 ， 需 要 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 。稀相 输 送是 最 传统 的气力 输 送方 式， 料 气 比低 ， 输 送 速度 较 大 ， 系 统磨 损 大 ， 输 送 效率 低， 能耗 大 。 密相 输 送料 气 比高 ， 流速 较 低 ， 可 使物 料 对管 道 的磨 损减 低 ， 因此能 耗 低 ， 经济 性 好 。多 晶硅 厂生 产 使用 的硅 粉 物性 见 表 １ 。
泛。 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 。 密 相气 力 输送 固体 含 量 高于 １ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 或 固气 比大于 ２ ５的输 送 过程 。操 作 流速较 低 ， 用较 高 的气 压压 送 。密相输 送 的输 送能 力大 ， 可压 送较长 距离 ， 物料 破损 和设备 磨 损较 小 ， 能耗 也较省 。 ２ 密相高 压气 力输 送 系统 主要 设备和 部件 密相 高压气 力 输送 系统 一般 由仓泵 、 补气 器 、 输 送管 、 风管、 分离 器 （ 常 用 的有 容 积 式 和 旋 风 式 两 种） 、 锁气 器 （ 常用 的有 翻板式 和 回转式 两种 ， 既可作 为喂 料器 ， 又可 作为 卸 料器 ） 、 除 尘器和 风机 （ 如 离心 式风机、 罗 茨鼓 风 机 、 水 环 真 空泵 、 空压机 等 ） 、 控制 系统等设 备 和部 件 组成 。 仓泵 的作 用是 进人物 料 ， 造 成 合适 的料 气 比 ， 使 物料 启动 、 加 速 。分离器 的作用 是 将物 料与 空气 分 离 ， 并 对物 料进 行分 选 。 锁气 器 的 作 用是均 匀 供料 或卸 料 ， 同时阻止 空气漏 人 。 罗 茨鼓 风 机或 空压 机提 供动 力 。
２ ０ １ ３ 年第 １ ３ 期
内蒙 古石 油 化 工
５ ５
多 晶硅 硅粉 密相气力输送系统选择ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与维护
刘淑 萍 ， 陈 文 宇
（ 内蒙古神舟硅业有 限责任公 司 ， 内蒙古 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ７ ０ ）
摘 要： 本文 ｌ ｊ 酲 述 了 多晶硅 生产 装 置 中硅 粉 输送 装置 的原理 、 输 送 方式 的选择 计 算 以及 密相 气力输 送 的 工作 方式 、 控 制 系统 、 故 障 判断 方 法 。 关键词： 密相 气力输 送 ； 多晶硅 硅粉 输送 中图 分类 号 ： ＴＱ０ ２ ２ ． １ １ ＋４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ Ｏ ０ ６ —７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ —０ ０ ５ ５ ～０ ３
国 １ 硅 粉 输 送 流 程 图
３ 密相气 力 输送 系统 的类 型 和特点
密相 气力 输送 是 国外于 ２ Ｏ 世纪 ６ ０年代 发展起 来 的一 项 新 技 术 ， 我 国于 ２ Ｏ世 纪 ７ Ｏ年代 中开始 引 进 。近年来 已在 化 工 、 机械、 建材 、 冶金 、 轻工 等部 门 得 到应 用 。 其工作 原 理是 ： 被 输送 物料 由料斗 进入仓 泵（ 仓 泵 内压 力 约为 ６ ０ ＂ － － ２ ２ ０ ｋ Ｐ ａ ） ， 在压缩 空气作用
名称
粒径／ ｍ 堆积密度／ （ ｔ ・ ｍ ）
安息角／ 。 含水率／ ‰
～
数值
５ Ｏ～ １ ５０
１． ３ ３５
下 村霸 垣
枣 毒…． 与 各
ｄｏ ． ５
从 表 １看 ， 硅 粉 的 安息 角 约 ３ ５ 。 ， 散 料 安 息 角在 ３ Ｏ 。 ～３ ８ 。 时， 能 自由流动 。同 时硅 的莫 氏硬度 为 ７ ， 对 于 非 常硬 的物 料 ， 莫 氏硬 度 大于 ６ ， 趋 向易 于流 动 ， 但 对 管道 的磨 蚀 性很 强 。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 。 密 相正 压气 力输 送 可分 为 “ 静压” 和“ 紊流” 两 种 输送 方式 。紊 流输送 是 目前 正 压 密相 气 力输 送 的主 流方 式， 其 工 作原 理 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 在 管 道 中不 大量 沉 积 造 成 堵管， 系统 便 可 连 续 运 行 ， 因此 输 送 效 率 高 ， 应 用广
改 良西 门子 法工 艺生 产 的多 晶硅 在世 界上 的产 能最 大 ， 约 占总 产能 的８ Ｏ 。 该 工艺 是 将氯 化氢 和 工 业 硅粉 （ 粗硅） 在 高温 下 合 成 三 氯 氢 硅 ， 然 后 对 三氯 氢 硅 进 行 化学 精 制 提 纯 ， 提 纯 后 的三 氯 氢 硅 在 还原 炉 内进行 化学 气 相沉 积 反应 生 成 高纯 度 多晶硅 。在 三氯 氢 硅 合成 阶段 ， 原 料 硅 粉经 吊运 被 卸 入 硅 粉接 收料 斗 ， 这种人工操 作生产 方式效率低 ， 劳 动 强 度 大， 同时操 作 中产 生 的粉 尘 危害 人体 健 康 ， 污染 现场 环 境 。硅 粉采 用 密相 气力 输 送 加料 可 以从 根本 上消 除 人工 吊运 的诸 多弊端 。 １ 输 送方 式选 择 粉 体 气 力 输 送 可 以采 用 稀 相 或 密 相输 送 ， 需 要 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 。稀相 输 送是 最 传统 的气力 输 送方 式， 料 气 比低 ， 输 送 速度 较 大 ， 系 统磨 损 大 ， 输 送 效率 低， 能耗 大 。 密相 输 送料 气 比高 ， 流速 较 低 ， 可 使物 料 对管 道 的磨 损减 低 ， 因此能 耗 低 ， 经济 性 好 。多 晶硅 厂生 产 使用 的硅 粉 物性 见 表 １ 。