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分析单晶炉多晶炉冷却水系统

点击次数：676 发布时间：2012/8/23 9:12:08

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王**

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摘要：近年世界光伏产业增长迅速，处在光伏产业前道单晶炉、多晶炉用冷却水系统较为复杂，安全性要求较高，不同的区域选用不同的系统，可产生较好的节能效果。

　　关键词：单晶炉多晶炉冷却水系统

　　近年世界光伏市场增长非常迅速，光伏产业也随之迅速扩张，太阳能作为一种清洁的可再生能源，它具有广泛性、安全性、巨大性和长久性的优点，且不受任何人的控制和垄断。在常规能源供给紧张和环保压力不断增加的背景下，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，使太阳能的应用领域不断拓展，已渗透到我们的日常生活之中。我国的太阳能电池产业近年也成井喷之势，新建了较多的工厂。笔者在近几年的设计工作中，多次参与了太阳能电池工厂的设计。就笔者的感受而言，处在太阳能电池生产前道工序的单晶、多晶铸锭炉所用的工艺冷却水（PROCESS COOLING WATER，以下简称PCW）系统，其安全性要求较高，系统较为复杂，不同的设计思路会产生较大的节能差异，现就此系统分享一下自己的设计经验。

　　常规情况下，铸锭炉PCW系统多采用开式循环系统。系统由循环水池，冷却水循环泵，应急冷却水箱，板式换热器等组成。系统中比较关键的是需要设置一座有效容积较大的循环水池，此水池在系统正常运转时仅作为水泵吸水池使用，在停电等紧急情况下，冷水机组或冷却塔停止运行，无法为PCW系统提供冷媒的时候，冷却水循环泵配备应急电继续工作，将管网及水池内水继续打循环，因水的比热大于硅的比热，利用循环水池内的水把铸锭炉中高温硅的热量吸收掉，从而把铸锭炉的温度降下来，保证炉体不至于在停电的时候产生损坏甚至爆炸危险。循环水池的储水容量的确定即根据将系统中所有炉体内的硅料降温至安全温度的时候，水池中的水的温度不至于升高到冷却水系统管网及设备不耐受的程度。冷却水系统必须要为PCW循环水泵配应急电源，此应急电源一般采用柴油发电机，为了保证在柴油发电机启动之前，炉体内仍然有冷却水流过，一般会在PCW系统中设置一座高位应急冷却水箱，此水箱中的水在系统停电时，依靠重力流经炉体对炉体进行冷却。循环系统流程见图1。

　　以上是对铸锭炉PCW系统的大概描述。而因项目所在地域的不同，会采用不同的方式作为PCW系统的冷媒，以节约运行费用，铸锭炉冷却水进水温度一般要求≤30℃，所以当项目所在地的夏季湿球温度较低的时候，可以仅采用冷却塔作为冷媒，就能满足铸锭炉冷却水进水温度的要求；而当项目所在地区夏季湿球温度较高时，则需要冷水机组提供冷媒才能满足铸锭炉冷却水进水温度的要求。下面笔者就这两种系统进行介绍。

　　系统一：西北等夏季湿球温度较低的地区。此类地区夏季湿球温度可≤24℃，冷却塔夏季出水温度可≤28℃，则可由冷却塔的出水作为冷媒，通过板式换热器将PCW水温降至≤30℃，从而满足铸锭炉PCW进水温度≤30℃的要求。但需要注意，在风沙较大地区，气候环境恶劣，普通的开式塔容易受到风沙的影响，选用闭式冷却塔较为合适。此系统比较节能。

　　系统二：中南部等夏季湿球温度较高的地区，则可采用两级板式换热器冷却的方式提供铸锭用的冷却水，一级板式换热器的一次侧冷源采用冷却水（由冷却塔制取），二级板式换热器的一次侧冷源采用冷冻水（由冷冻机制取），冬季及过渡季节，不开冷冻机，仅开冷却塔，用冷却塔的出水作为冷媒。夏季及过渡季节时，铸锭炉的冷却水出水先经过一级板式换热器换热，水温降低一定的幅度后，再进入二级板式换热器，由冷冻水作为冷媒将PCW冷却至铸锭炉要求的入口温度。

　　以上为常规采用的两种系统，在实际工程案例中，也有业主根据自己公司的管理水平提出不同的更改意见，例如有的业主认为本公司管理水平较高，柴油发电机基本可以保证在15秒之内启动，就要求取消高位应急水箱的设置。有的业主为了确保安全方面万无一失，要求除设置高位应急水箱及PCW循环水泵配应急电，还要求在PCW管道上接上自来水管，在应急时以自来水作为应急冷却水。但是最终的目的都是一样的，都是要保证系统的安全。以上是笔者对近年光伏项目设计的体会与总结，希望能与业中同仁一起交流探讨、共同提高。

原创作者：河北绿水冷却设备有限公司

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