多晶硅棒对还原炉径向热辐射的角系数计算与分析

根据多晶硅还原生产中不同的还原炉炉型、硅棒直径和排列的几何结构,采用Matlab软件编程,计算硅棒对还原炉径向热辐射的角系数。并根据获得的角系数,对还原炉径向辐射功率和还原单位径向热辐射量进行了分析和比较,为多晶硅还原炉的设计和生产操作提供理论支持和数据参考。     

多晶硅氢化炉多场耦合的数值模拟

利用计算流体力学软件,考虑包括质量传递、动量传递、热量传递模型,对18对棒西门子多晶硅氢化炉进行数值模拟,得到了多晶硅氢化炉内的流场、温度场,分别从轴向和径向对流动情况以及温度分布进行了分析。通过与实际生产情况进行比较,表明流场、温度场数值模拟的可靠性和准确性。     

硅管西门子法多晶硅及物理冶金法多晶硅制备

论述了:1)使用本征导电性硅环作为籽晶,采用直拉硅单晶炉及切克劳斯基法拉制等径的具有p型、n型或本征导电性的硅管;2)用p型或n型硅管作为化学西门子法还原炉中的热载体,当载体加热温度在1050~1100℃时,还原炉内高纯氢及三氯氢硅反应生成的硅沉积在热载体上,制备纯度99.99999%以上的本征或导电性的硅管多晶硅;3)用本征导电性的硅管作为容器,装入纯度大于99.99%的物理冶金法生产的原料硅,采用区熔单晶硅炉,用悬浮区域炼熔法对硅管多次定向凝固,利用分凝效应制备纯度大于99.9999%的硅管太阳能级多晶硅棒。     

多晶硅还原炉高频交流电加热机制研究

以多晶硅还原炉硅棒焦耳电加热过程为研究对象,考虑辐射、对流以及化学反应热3种热量传递形式,耦合频率控制的电磁场模型,建立硅棒焦耳电加热模型。基于该模型,分析不同频率下24对棒还原炉内、中、外环上硅棒内部温度及电流密度分布。研究表明,交流电频率越高,硅棒内部温度分布越均匀。当相对频率RF>10时,硅棒中心附近存在恒温区,且RF增大,恒温区范围增大。利用高频电流产生的趋肤效应可有效改善硅棒内部温度梯度,为实现增大硅棒最终沉积半径提供潜在的可能。模型预测得到低频(50 Hz)和高频(10和50 kHz)条件下电压-电流操作曲线,提出低频和高频交流电联合焦耳电加热方式。     

多晶硅还原炉中硅棒的直流电加热模型

考虑西门子还原炉内对流传热、辐射传热以及化学反应热,建立24对棒西门子还原炉内硅棒直流电焦耳加热模型。研究不同分布环上硅棒增长半径、反应器壁辐射率对硅棒内部径向温度分布的影响。结果表明:随着硅棒半径的增大,位于内环和中环的硅棒中心温度先增大又减小,而外环上的硅棒内部温度分布更不均匀;增大反应器壁辐射率,硅棒中心温度逐渐增大;辐射热损失越大,反应器壁的辐射率对硅棒内部温度的影响越强。     

三维还原炉内多晶硅化学气相沉积的数值模拟

建立描述SiHCl3—H2系统中混合气体的动量、热量和质量同时传递,且耦合气体反应、表面反应的模型,研究利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Mechanics)软件Fluent6.2结合物质传递和反应模型,数值模拟三维还原炉内物质分布规律、热传递现象和多晶硅的沉积特性。计算结果表明,随气体流量、硅棒表面温度和操作压力的增加,硅沉积速率增长。理论研究结果对优化现有12对棒还原炉工艺参数和设计新型、大直径还原炉具有理论指导意义。     

不同出气方式时多晶硅还原炉内的流场和热场模拟

提出了一种上出气方式的多晶硅还原炉,通过Fluent软件对其流场和热场进行了模拟计算,并与传统的下出气方式的多晶硅还原炉进行了对比。结果显示,上出气方式的多晶硅还原炉可以改善还原炉顶部封头区域的流场,能使硅棒上部和横梁表面受到一定流速的流体的冲刷扰动,可以减轻甚至避免"爆米花"现象的发生;同时也能解决下出气方式时多晶硅还原炉的上部空间温度过高和流速偏小的问题,削弱无定型硅粉的产生条件。     

等离子体技术在多晶硅还原炉的应用

针对内蒙多晶硅项目,在等离子体发生器对还原炉内部进行加热的条件下,对炉内温度场进行了试验测试,同时采用FLUENT软件对其进行了数值模拟。理论和计算的综合结果表明,等离子体加热技术在多晶硅还原炉中有着良好的加热应用效果。与同类型加热设备卤素灯相比,等离子发生器不仅加热效率高且运行成本相对较低,具有良好的应用前景。     

蓄热式深度还原炉燃烧方案的数值模拟

以国家的产业节能政策为指导,为了控制节约临江羚羊难选铁矿石还原过程的能耗,采用商业软件FLUENT对以蓄热式燃烧技术为基础,采用双面加热、还原气体二次燃烧的还原炉的不同燃料燃烧方案进行模拟计算。通过对还原炉内的燃烧温度场、气体流场和炉膛气体成分等进行对比分析,得出了不同燃烧方案对炉内温度场、气体流场和气体成分的影响。最终得出结论:炉内温度场均匀,料面处残氧量合理,完全满足工艺要求。上层燃烧室在相同燃料、相同空气系数情况下温度分布一致,下层燃烧室配合辅煤气加热效果更佳。     

多晶硅氢化炉及还原炉的研发

通过分析我国多晶硅生产现状,改良西门子法的原理和国内运行存在的问题,研制具有特色的氢化炉／还原炉,实现多晶硅生产的减排降耗。     

循环流化床锅炉低氮燃烧的CPFD数值模拟

针对某75 t/h循环流化床锅炉炉膛出口NOx排放超标问题进行分析探讨,以合理的低氮燃烧控制技术为主,辅以SNCR烟气脱硝技术,争取达到NO x超净排放要求。采用CPFD计算方法对循环流化床锅炉炉膛内的气固流动和燃烧特性进行数值模拟,运用低过量空气燃烧法和空气分级技术对锅炉进行低氮燃烧控制,研究一、二次风配比、二次风射流、过量空气系数、循环倍率和颗粒粒径等因素对炉内燃烧及NO x排放的影响。结果表明:通过低氮燃烧控制后,炉内速度场和温度场分布均匀,炉膛出口处烟气流速增加,炉膛平均烟温和出口氧浓度降低,还原性气体CO浓度和优化前基本相同,炉膛出口NOx浓度降低,减排效果显著,为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

多晶硅真空定向凝固系统的结构特性优化研究

采用非稳态集中参数法分别计算了沿轴向和径向增加装料量对多晶硅定向凝固过程中加热时间的影响,并通过数值模拟对比分析了多晶硅定向凝固过程中晶体生长时的温度场、熔体流动、固-液界面形状和应力大小及分布等情况。并对装料沿径向增加以提高单炉生产率的方案提出了添加硅料表面上加热器的优化措施,不仅可以显著缩短加热时间,还能减小硅料的径向温度梯度,调节固-液界面形状。这将为大型化多晶硅真空定向凝固设备的优化设计与开发利用提供理论基础。     

700℃四角切圆П型锅炉烟温偏差优化控制

为了研究700℃锅炉的烟气热偏差特性,采用计算流体力学的方法对1台700℃等级四角切圆П型锅炉展开数值模拟研究。基于商用的CFD软件,分析了700℃锅炉的烟气热偏差特性和形成机理,研究了燃尽风的反切和燃尽风的速度偏置对炉内速度场、温度场的影响,重点针对炉膛出口附近的速度分布和温度分布,进行烟气热偏差优化控制。结果表明:当分离燃尽风(SOFA)反切25°时,炉膛出口烟温偏差为63.23 K;相对于反切0°,烟温偏差的降幅达到51.43 K;当右侧SOFA风的速度与左侧SOFA风的速度比值为1.3∶1时,炉膛出口烟温偏差为39.31 K,相对于SOFA风没有偏置时,烟温偏差降低了23.92 K。     

生物质颗粒预燃室燃烧试验与数值模拟

对生物质锅炉进行了生物质颗粒的燃烧试验,以了解其燃烧情况,同时进行了生物质颗粒燃烧的数值模拟,分析研究炉内的速度场、温度场和组分浓度场。对比数值模拟和试验数据,可知烟气出口处温度与数值模拟结果吻合较好,且锅炉燃烧性能良好,试验还测得在烟气出口处温度较高易结焦,可为以后锅炉改造提供方向。     

全氧燃烧浮法玻璃熔窑窑压的数值模拟

采用基于k-ε湍流模型、涡-耗散化学反应模型、P1辐射传热模型的数值模拟方法,研究了玻璃熔窑在全氧燃烧条件下烟气出口面积对窑内压力场和火焰空间的影响规律。研究结果表明,所选用的三维数学模型能够较为真实的反应全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间的状态。随着烟气出口面积的增加,玻璃熔窑内压力下降,窑内平均压力与烟气出口面积符合指数衰减关系。当单侧烟气出口面积为0.36 m2时,窑内平均压力约为6 Pa。烟气出口面积改变对火焰形态以及温度场的影响不明显。因此改变烟气出口面积可以作为有效调节全氧燃烧浮法玻璃熔窑窑内压力技术手段,这为指导全氧燃烧玻璃熔窑的设计和运行提供了理论依据。     

Numerical investigation of air-staged combustion to reduce NOX emissions from biodiesel combustion in industrial furnaces

In this paper, the combustion model of industrial furnace was established using numerical simulations. The application of air-staged combustion technology was used to solve the problem of high NO_X emissions produced from the combustion of biodiesel in industrial furnaces. The simulation results were verified through experiments. The effects of secondary air distribution position (Zsec), secondary air distribution ratio (fsec) and the excess air coefficient (α) on the temperature field, incident radiation field and NO_X concentration field distribution in the furnace were also studied. It was found that the simulated temperature and NO_X concentration at the outlet of furnace were in good agreement with the experimentally determined results. When the staged combustion was not adopted, the NO_X production in the furnace was at a high level. The average NOx concentration at the exit of the furnace was 0.000538 kg/m³. With the introduction of the staged ventilation technology, the lowest NO_X production was 0.000276 kg/m³, the best reduction effect was 48.7%. The optimal two-air-staged combustion test conditions were included Zsec of 50%, fsec of 30%, and α of 1.15.     

旋流燃烧锅炉炉内温度场优化的数值研究

采用数值模拟方法对2台600 MW机组旋流燃烧锅炉炉内的空气动力场和温度场进行了分析研究.结果表明:采用旋流燃烧器可改善沿炉膛宽度方向的热偏差状况;运行中增加燃尽风量、减弱二次风旋流强度会导致炉膛出口烟温升高;通过合理组织燃烧器旋向,可使炉膛出口温度场分布更趋于均匀.     

220t_h锅炉再燃改造的数值模拟

为了对锅炉进行再燃改造,借助Fluent 6.3软件平台,采用数值模拟的方法,对某电厂一台220 t/h四角切圆燃烧锅炉再燃改造前后炉内的气流场、温度场和污染物排放特性进行了分析,并对再燃区过量空气系数对再燃改造效果的影响进行了探讨。湍流模型分别采用了realizable k-εmod-el和大涡模型(LES),并对模拟结果进行了比较;LES模拟和结果与现场的实验数据进行了对比验证,包括温度场、组分场和NOx,LES数值模拟结果与实验结果吻合比较好。计算结果表明:使用再燃改造后炉膛温度分布更加均匀;再燃喷口附近形成了还原性气氛,降低了NOx浓度;当再燃区过量空气系数为0.90时,再燃效果最佳,此时炉膛出口处NOx浓度下降33.87%;LES模拟结果较realizable k-εmodel准确。     

铸造单晶硅性能和应用分析

以G6型多晶硅定向凝固铸锭炉生长的铸造单晶硅为研究对象,对其性能特点及应用进行分析.铸造单晶硅中含有位错、亚晶粒、多晶晶粒、间隙态元素和硬质点等缺陷.在铸造单晶硅制备过程中,因长晶界面不平及杂质存在的原因,硅锭生长时存在较大的应力,致使硅原子排列出现错排,从而导致位错、亚晶粒和多晶晶粒的产生,其中多晶晶粒的晶向主要有(...