论文总字数：15201字

摘 要

随着对新能源需求的增大，太阳能产业受到越来越多人的青睐，从而带动了光伏产业的发展。多晶硅是生产太阳能电池组件的原材料，而多晶硅生产过程中硅粉的干燥是一个关键环节，因此对硅粉干燥器进行设计开发具有积极工程价值。

本文设计一台多晶硅生产用烘粉炉，对多晶硅生产过程中硅粉的干燥工段通过物料衡算和热量衡算确定了物料工艺参数及设备工艺尺寸,得确定了烘粉炉的容积为23m³；采用夹套 换热管组合加热装置，管内走氮气，夹套通蒸汽，换热管采用等间距环形排列，规格为∅25×2.5换热管；按照TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》和 GB150-2011《压力容器》等相关标准要求，对烘粉炉结构及附件选型设计，并利用 SW6 过程设备强度计算软件进行机械强度设计和校核，设计结果满足相关规范要求；利用CAD制图软件绘制了烘粉炉的装配图，及零件图共计A1图纸6张；对本课题进行技术经济评价，预估了未来的经济效益。

关键词：多晶硅 干燥器 烘粉炉 换热管

Abstract

The demand for new energy increases, solar energy is more and more favored, the development of photovoltaic industry was driven，Polysilicon is the raw material for the production of solar cell modules，Drying of silicon powder is the key to polysilicon production.So designed and development of the silicon powder dryer has a positive engineering value.

    A polycrystalline silicon production powder furnace was designed , the polysilicon production process of silicon powder drying section through the material balance and thermal balance to determine the material process parameters and equipment process size, have to determine the volume of the powder furnace is 23m3; The use of jacket heat transfer tube combination heating device, the tube take the nitrogen, jacket through the steam, heat transfer tubes with equidistant ring arrangement, specifications for the ∅25 × 2.5 heat transfer tube; in accordance with TSG21-2016 "fixed pressure vessel safety technology Monitoring system "and GB150-2011" pressure vessel "and other relevant standards, the baking furnace structure and accessories selection design, and the use of SW6 process equipment strength calculation software for mechanical strength design and verification, the design results to meet the relevant regulatory requirements; Using the CAD drawing software to draw the assembly diagram of the baking furnace, and the total drawing of the drawings of the five drawings; technical and economic evaluation of the subject, estimated the future economic benefits.

Keywords: Polycrystalline silicon Photovoltaic Dryer Powder Oven

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 5

1.1多晶硅生产工艺 5

1.1.1改良西门子法 5

1.1.2冶金法 5

1.1.3硅烷法 5

1.2干燥器的研究现状 5

1.3设计内容 6

1.3.1换热管 6

1.3.2夹套 6

1.3.3支座 6

第二章 烘粉炉的工艺计算 8

2.1物料、热量衡算 8

2.1.1 设计条件 8

2.1.2物料衡算 9

2.1.3热量衡算 9

2.2干燥管直径和高度的计算 10

2.2.1干燥管管径的计算 10

2.2.2干燥管高度计算 10

2.3干燥管的压降 12

2.3.1气固相与干燥管壁的摩擦损失 12

2.3.2压降计算 13

2.3.3颗粒加速所引起的压降损失 13

2.3.4局部阻力损失 13

2.4辅助设备的选型 13

2.4.1风机 13

2.4.2预热器 13

本章小结 14

第三章 烘粉炉的结构及强度计算 11

3.1封头 15

3.1.1上封头 15

3.1.2过渡段封头 16

3.1.3下封头 16

3.2筒体 17

3.1.1上段筒体 17

3.1.2 下段筒体 18

3.1.3垫片及法兰 18

3.3水压试验压力的确定 18

3.3夹套-换热管结构设计 19

第四章 经济效应分析 16

4.1多晶硅生产用烘粉装置的投资估算 21

4.1.1单元设备价格估算 21

4.1.2工艺装置总投资估算 22

4.2生产成本费用估算与分析 22

4.3总结 23

第五章 总结与展望 19

参考文献 20

致 谢............................................................................................................................27

1. 引言

当常规能源面临枯竭而人类对能源的需求却越来越迫切，这时太阳能作为一种可再生的清洁能源受到越来越多人的青睐，对太阳能的开发利用也带动了整个光伏产业的发展。多晶硅是制造太阳能电池组件的原材料，其生产制备过程中硅粉的干燥质量优劣极为重要，硅粉含水量的大小直接影响到多晶硅的纯度。因此对硅粉干燥器进行设计开发具有积极的工程价值^[1]。

1.1多晶硅生产工艺

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