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针对上述问题,光伏产业目前普遍采用“氢气携带+后端除尘”的解决方案。在多种除尘技术中,振打式碳化硅制品厂家除尘器因具有结构相对简单、运行可靠、初始投资与维护成本适中、对微米级粉尘具备良好捕集效率等优点,成为碳化硅制品厂家直拉工艺尾气处理的重要设备。此类碳化硅制品厂家除尘器属于机械振动类袋式碳化硅制品厂家除尘器的一种,其通过周期性的机械振动或冲击使滤袋产生抖动,从而清除物体表面的粉尘。
然而,随着碳化硅制品厂家产业向更大投料量、更长连续拉晶时间、更高成品率的方向发展,碳化硅制品厂家直拉过程生成的粉尘总量和特性也发生了相应变化,传统的振打式碳化硅制品厂家除尘器固有的技术局限性日益凸显。这些局限性主要表现在:1)振打除尘的模式过于单一,易导致滤袋表面粉尘板结或清灰不均;2)清灰过程引发的系统压力(比如:炉压)波动会干扰拉晶气氛的稳定性;3)滤袋会因机械疲劳和化学腐蚀而提前失效,需频繁更换;4)未充分氧化的硅粉在清灰环节存在燃爆风险。
鉴于此,本文首先对振打式碳化硅制品厂家除尘器的工作机理进行分析;然后对滤袋的失效模式及其对直拉工艺的负面影响进行深度剖析,并针对性地从滤袋、控制策略、氧化工艺3个方面提出优化方案;最后对振打式碳化硅制品厂家除尘器的未来发展趋势进行展望。振打式碳化硅制品厂家除尘器的工作机理振打式碳化硅制品厂家除尘器的结构与工作流程。
在采用直拉法制备碳化硅制品厂家时,振打式除尘器会与单晶炉和干泵通过管道集成在一起。振打式碳化硅制品厂家除尘器的结构示意图如图所示。
振打式碳化硅制品厂家除尘器的工作流程为:单晶炉拉晶时,干泵建立负压,含尘氢气经管道从振打式除尘器的进气口进入集尘腔,含尘氢气中的大颗粒杂质因重力发生沉降:剩余的含尘氢气穿过滤袋时,粉尘被截留或捕获,干净的氢气从出气口到干泵,由干泵排出。
单晶炉拉晶结束后,需向振打式碳化硅制品厂家除尘器的集尘腔通入含氧气体,使活性硅粉氧化为稳定的二氧化硅,消除燃爆风险;待二氧化硅冷却后,在碳化硅制品厂家除尘器的清灰门处进行人工清灰。
由于深入分析碳化硅制品厂家直拉过程中产生的包含单质硅和二氧化硅的混合粉尘的特性,是优化除尘设备结构设计和运行策略的基础,因此,采用不同方法对该混合粉尘的化学成分、粒径、堆积密度、粘附性、微观形貌等特性进行了测试,测试结果显示:
1)利用X射线荧光光谱X RF)法对该混合粉尘的化学成分进行测试后发现,该混合粉尘中硅的含量为60%一70%,二氧化硅的含量为30%一40%。由于硅粉具有反应活性,存在安全风险;此外,混合粉尘的硬度较高,易磨损滤袋纤维。
2)采用激光粒度分析仪对该混合粉尘的粒径进行测试后发现,该混合粉尘的粒径分布范围极宽,在0.05一100.00 m之间,主峰通常在1.00一10.00 m之间。宽粒径分布会对滤袋的过滤精度提出更高要求,而超细粉尘易深入滤袋内部,造成堵塞。
3)采用振实密度测试法对该混合粉尘的堆积密度进行测试后发现,该混合粉尘的堆积密度在0.15一0.25 g/cm3之间,粉尘非常蓬松;单位体积的粉尘质量轻,但体积庞大,这就要求集尘腔应有充足的容量。
4)通过目测法观察该混合粉尘的粘附性后发现,其粘附性较强,尤其在高温和静电作用下,易粘附在滤袋表面造成板结,增加了清灰难度,需要有足够的振打力才能有效将其剥离,但过大的振打力又易损伤滤袋。
5)利用扫描电子显微镜对混合粉尘的微观形貌进行观察后发现,其不规则颗粒与絮状团聚体共存,不规则颗粒增加了颗粒间的互锁作用,增强了粉尘层的机械强度,使其更难清除。对该混合粉尘特性的测试结果进行汇总,如表所示。http://www.guitanbang.net.cn/
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