一种熔融工业硅造粒的余热回收装置的制作方法

1.本实用新型涉及工业硅制备领域，具体涉及一种熔融工业硅造粒的余热回收装置。


背景技术：

2.工业硅作为一种基础的功能性材料，广泛的应用于各行各业，主要应用领域有四方面：一是用作冶炼铝材和钢材的添加剂，二是用于合成各种有机硅材料，三是经提纯后生成电子级高纯工业硅和太阳能级高纯工业硅，四是用于制造半导体硅、硅陶瓷、碳化硅、氮化硅等新材料。
3.工业硅的制备通常是采用碳热还原法进行制备得到，如cn104891498a公开了一种工业硅的冶炼方法，包括以下步骤：a)生物质预处理步骤；b)对预处理的生物质进行热解，得到生物质炭、可燃气和生物质油的步骤；c)将所述生物质炭和所述硅石混合、配料的步骤；d)将配料后的所述生物质炭和所述硅石送入燃气加热炉，在所述燃气加热炉中以所述可燃气和所述生物质油作为燃料，还原并获得工业硅的步骤。利用该工业硅的冶炼方法可以有效降低生产成本，提高生产效率。
4.cn109384232a公开了一种工业硅冶炼系统，包括支撑结构、破碎机、熔炼结构、动力结构、固定箱、收集结构、往复结构和筛选结构；在破碎机和熔炉之间加设固定箱，固定箱的内部设有筛选结构，筛选结构通过往复结构和动力结构的配合使用，能够实现连续的往复运动，使在筛选结构上的工业硅能够不停抖动，使小颗粒的工业硅能够被充分的筛选出来，能够有效防止小颗粒工业硅进入熔炉，能够避免熔炉中碎块在炉膛上部熔融，从而降低了炉料的透气性，使生产过程难以进行的情况。
5.目前工业硅的生产过程中通常会采用铸锭工艺，然而铸锭工艺存在后续需要破碎及热量无法有效回收，产品品质差等问题。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种熔融工业硅造粒的余热回收装置，解决了高温熔融工业硅的热量回收利用的同时，彻底摒弃了目前的铸锭工艺，减少人工破碎工序，可实现硅造粒自动化，提高成品品质，消除粉尘无组织排放，现场整洁没有污染源，工作环境和劳动强度都会得到极大的改善，大大减少人工费用和管理成本，提高生产效率，余热回收效率可达60％以上。
7.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.本实用新型提供了一种熔融工业硅造粒的余热回收装置，所述熔融工业硅造粒的余热回收装置包括：硅液给料装置、硅液冷却盘和集热罩；
9.所述硅液冷却盘包括冷却面和设置于冷却面下方的液冷槽；
10.所述硅液冷却盘进料处设置有所述硅液给料装置；
11.所述集热罩配合设置于所述硅液冷却盘的上方；
12.所述集热罩的内表面设置有冷却风出风口和冷却管；
13.所述硅液冷却盘的出料区连接有收料设备；
14.所述硅液冷却盘和冷却管的冷却水出口和气水分离压力设备相连接；
15.所述冷却风换热后热风的出风口与气液换热装置相连接；
16.所述气液换热装置与所述气水分离压力设备相连接。
17.本实用新型提供的余热回收装置，通过对工业硅工艺的研究总结设计采用冷却盘结合冷却罩的冷却方式，采用水作为热量回收介质实现了热量的高效回收，同时实现了对工业硅的破碎，可直接得到工业硅的合格产品。解决了高温熔融工业硅的热量回收利用的同时，彻底摒弃了目前的铸锭工艺，减少人工破碎工序，可实现硅造粒自动化，提高成品品质，消除粉尘无组织排放，现场整洁没有污染源，工作环境和劳动强度都会得到极大的改善，大大减少人工费用和管理成本，提高生产效率，余热回收效率可达60％以上。
18.本实用新型中，硅液给料装置由硅液溜槽和压辊两部分组成，确保硅液均匀流到硅液冷却盘上，硅液冷却盘不断旋转，硅液在冷却盘上通过与冷却盘下面冷却水换热，集热罩布置在硅液冷却盘上方，集热罩内冷却管与硅液辐射换热，加热冷却水。集热罩还上均匀布置冷却风喷嘴，冷却风作为集热罩和冷却盘补充，确保硅液在一定时间内冷却到200℃以下。达到目标温度后硅片到达卸料区，通过自动卸料装置，所述自动卸料装置由液压推料机械手和导料犁铲组成，硅液在冷却盘上冷却后，随着冷却盘旋转到卸料区，液压推料机械手把硅块撕碎并推到导料犁铲前，由犁铲铲到料仓，从而实现硅粒造粒的自动化。
19.作为本实用新型优选的技术方案，所述硅液给料装置包括溜槽给液装置。
20.作为本实用新型优选的技术方案，所述集热罩的冷却管的冷水口与水冷管集箱相连接。
21.作为本实用新型优选的技术方案，所述水冷管集箱至少设置2个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
22.作为本实用新型优选的技术方案，所述水冷管集箱连接有循环水泵。
23.作为本实用新型优选的技术方案，所述冷却风出风口通过管道和冷却风风机相连接。
24.作为本实用新型优选的技术方案，所述硅液冷却盘与驱动电机相连接。
25.本实用新型中，硅液冷却盘和驱动电机之间通过现有技术中常规的传动装置进行连接，以实现驱动电机对硅液冷却盘的驱动。
26.作为本实用新型优选的技术方案，所述循环水泵采用并联的方式进行连接。
27.作为本实用新型优选的技术方案，所述循环水泵至少设置2个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个或7个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
28.作为本实用新型优选的技术方案，所述硅液冷却盘的出料区和收料设备之间设置有自动卸料装置。
29.本实用新型中，自动卸料装置由液压推料机械手和导料犁铲组成，硅液在冷却盘上冷却后，随着冷却盘旋转到卸料区，液压推料机械手把硅块撕碎并推到导料犁铲前，由犁铲铲到料仓。即本发明中的卸料区也位于冷却盘上，通过采用该种换热装置，可实现稳定的连续作业。
30.本实用新型中，熔融硅冷却换热盘通过换热管实现换热，不与水直接接触，安全可靠；熔融硅通过上部辐射换热、夹套冷却水传导换热以及冷却风对流换热等多种方式换热后，固体硅片出料的温度小于200℃，硅块不与水直接接触，不具备爆炸条件；熔融硅换热冷却和破碎系统采取自动控制的方式，无需人员近距离操作，确保环境和人员安全。
31.本实用新型中的气水分离压力设备可以是汽包或能起到和汽包相同作用的设备。
32.与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
33.本实用新型提供的余热回收装置，通过对工业硅工艺的研究总结设计采用冷却盘结合冷却罩的冷却方式，采用水作为热量回收介质实现了热量的高效回收。解决了高温熔融工业硅的热量回收利用的同时，彻底摒弃了目前的铸锭工艺，减少人工破碎工序，可实现硅造粒自动化，提高成品品质，消除粉尘无组织排放，现场整洁没有污染源，工作环境和劳动强度都会得到极大的改善，大大减少人工费用和管理成本，提高生产效率，余热回收效率可达60％以上。
附图说明
34.图1是本实用新型实施例1中熔融工业硅造粒的余热回收装置的主视图；
35.图2是本实用新型实施例1中熔融工业硅造粒的余热回收装置的侧视图；
36.图3是本实用新型实施例1中熔融工业硅造粒的余热回收装置的俯视图。
37.图中：1
‑
冷却盘台，2
‑
驱动电机，3
‑
冷却风风机，4
‑
气水分离压力设备，5
‑
循环水泵，6
‑
收料设备，7
‑
水冷管集箱，8
‑
集热罩，9
‑
硅液给料装置，10
‑
硅液冷却盘。
38.其中，主视图只保留了部分支撑构件，侧视图和俯视图未保留支撑构件。
39.下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
40.为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：
41.实施例1
42.本实施例提供一种熔融工业硅造粒的余热回收装置，如图1、2和3所示，所述熔融工业硅造粒的余热回收装置包括：硅液给料装置9、硅液冷却盘10和集热罩8；
43.所述硅液冷却盘10包括冷却面和设置于冷却面下方的液冷槽；
44.所述硅液冷却盘10进料处设置有所述硅液给料装置9；
45.所述集热罩8配合设置于所述硅液冷却盘10的上方；
46.所述集热罩8的内表面设置有冷却风出风口和冷却管；
47.所述硅液冷却盘10的出料区连接有收料设备6；
48.所述硅液冷却盘10和冷却管的冷却水出口和气水分离压力设备4相连接；
49.所述冷却风换热后热风的出风口与气液换热装置相连接；
50.所述气液换热装置与所述气水分离压力设备4相连接。
51.所述硅液给料装置9包括溜槽给液装置。
52.所述集热罩的冷却管的冷水口与水冷管集箱7相连接。
53.所述水冷管集箱7设置2个。
54.所述水冷管集箱7连接有循环水泵5。
55.所述冷却风出风口通过管道和冷却风风机3相连接。
56.所述硅冷却盘与驱动电机2相连接。
57.所述循环水泵5采用并联的方式进行连接。
58.所述循环水泵5设置2个。
59.所述硅液冷却盘10的出料区和收料设备6之间设置有自动卸料装置。
60.实施例2
61.本实施例提供一种熔融工业硅造粒的余热回收装置，所述熔融工业硅造粒的余热回收装置包括：硅液给料装置9、硅液冷却盘10和集热罩8；
62.所述硅液冷却盘10包括冷却面和设置于冷却面下方的液冷槽；
63.所述硅液冷却盘10进料处设置有所述硅液给料装置9；
64.所述集热罩8配合设置于所述硅液冷却盘10的上方；
65.所述集热罩8的内表面设置有冷却风出风口和冷却管；
66.所述硅液冷却盘10的出料区连接有收料设备6；
67.所述硅液冷却盘10和冷却管的冷却水出口和气水分离压力设备4相连接；
68.所述冷却风换热后热风的出风口与气液换热装置相连接；
69.所述气液换热装置与所述气水分离压力设备4相连接。
70.所述硅液给料装置9包括溜槽给液装置。
71.所述集热罩的冷却管的冷水口与水冷管集箱7相连接。
72.所述水冷管集箱7设置3个。
73.所述水冷管集箱7连接有循环水泵5。
74.所述冷却风出风口通过管道和冷却风风机3相连接。
75.所述硅冷却盘与驱动电机2相连接。
76.所述循环水泵5采用并联的方式进行连接。
77.所述循环水泵5设置2个。
78.所述硅液冷却盘10的出料区和收料设备6之间设置有自动卸料装置。
79.实施例3
80.本实施例提供一种熔融工业硅造粒的余热回收装置，所述熔融工业硅造粒的余热回收装置包括：硅液给料装置9、硅液冷却盘10和集热罩8；
81.所述硅液冷却盘10包括冷却面和设置于冷却面下方的液冷槽；
82.所述硅液冷却盘10进料处设置有所述硅液给料装置9；
83.所述集热罩8配合设置于所述硅液冷却盘10的上方；
84.所述集热罩8的内表面设置有冷却风出风口和冷却管；
85.所述硅液冷却盘10的出料区连接有收料设备6；
86.所述硅液冷却盘10和冷却管的冷却水出口和气水分离压力设备4相连接；
87.所述冷却风换热后热风的出风口与气液换热装置相连接；
88.所述气液换热装置与所述气水分离压力设备4相连接。
89.所述硅液给料装置9包括溜槽给液装置。
90.所述集热罩的冷却管的冷水口与水冷管集箱7相连接。
91.所述水冷管集箱7设置2个。
92.所述水冷管集箱7连接有循环水泵5。
93.所述冷却风出风口通过管道和冷却风风机3相连接。
94.所述硅冷却盘与驱动电机2相连接。
95.所述循环水泵5采用并联的方式进行连接。
96.所述循环水泵5设置3个。
97.所述硅液冷却盘10的出料区和收料设备6之间设置有自动卸料装置。
98.实施例4
99.本实施例提供一种熔融工业硅造粒的余热回收装置，所述熔融工业硅造粒的余热回收装置包括：硅液给料装置9、硅液冷却盘10和集热罩8；
100.所述硅液冷却盘10包括冷却面和设置于冷却面下方的液冷槽；
101.所述硅液冷却盘10进料处设置有所述硅液给料装置9；
102.所述集热罩8配合设置于所述硅液冷却盘10的上方；
103.所述集热罩8的内表面设置有冷却风出风口和冷却管；
104.所述硅液冷却盘10的出料区连接有收料设备6；
105.所述硅液冷却盘10和冷却管的冷却水出口和气水分离压力设备4相连接；
106.所述冷却风换热后热风的出风口与气液换热装置相连接；
107.所述气液换热装置与所述气水分离压力设备4相连接。
108.所述硅液给料装置9包括溜槽给液装置。
109.所述集热罩的冷却管的冷水口与水冷管集箱7相连接。
110.所述水冷管集箱7设置3个。
111.所述水冷管集箱7连接有循环水泵5。
112.所述冷却风出风口通过管道和冷却风风机3相连接。
113.所述硅冷却盘与驱动电机2相连接。
114.所述循环水泵5采用并联的方式进行连接。
115.所述循环水泵5设置4个。
116.所述硅液冷却盘10的出料区和收料设备6之间设置有自动卸料装置。
117.将上述实施例中的余热回收装置应用实际过程中时，熔融硅输送至冷却盘台1上开始造粒及余热回收作业，其中，精炼设备总装机容量30kw，熔融硅的供给量为9t/h，冷却水的供给量为9t/h，最终可得到3cm的工业硅成品，余热回收率可达60％以上。
118.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
119.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进
行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
120.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
121.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。