多晶硅还原炉尾气系统磨损研究

《多晶硅还原炉尾气系统磨损研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文多晶硅还原炉尾气系统磨损研究ErosionResearchofExhaustSystemofPolysiliconReductionFurnace作者：贾彬彬导师：胡亚非教授中国矿业大学二O一五年六月中图分类号X751学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文多晶硅还原炉尾气系统磨损研究ErosionResearchofExhaustSystemofPolysiliconReductionFurnace作者贾彬彬导师胡亚非教授申请学位工学硕士培养单位化工学院学科专业化工

2、过程机械研究方向过程机械及可靠性研究答辩委员会主席陶有俊教授评阅人王军教授;刘颀副教授二○一五年六月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时光荏苒，岁月如梭，转眼之间，三年的研究生生活和学习已经接近尾声，自己也将告别学生时代，离开求学七载的母校中国矿业大学，在此论文即

3、将完成之际，谨向所有给予我各种帮助和关怀的师长、亲人、朋友和同学们致以最诚挚的谢意！本文的顺利完成，离不开导师——胡亚非教授的悉心指导，在论文选题、研究思路确定、结构安排以及成文过程中，胡老师倾注心血，提出了很多宝贵的意见，使自己少走很多弯路。老师渊博的知识、敏锐的思维、严谨的态度在潜移默化中深深的影响了我，将使我受益终生；跟随胡老师三年来，老师言传身教，使我的认知能力、实践能力以及处事能力都得到极大的锻炼和提高，在此向您致以最崇高的敬意和深深的感谢。感谢课题组熊建军副教授、刘颀副教授、王启立副

4、教授以及李小川讲师，四位老师三年来不管在现场科研实践，还是在平常学习生活等方面都给予我极大的关心、支持和帮助。感谢师兄李强、张栋、李恒恒，感谢同学罗会请、楚蓝天、潘超、张杰、李胜，感谢感谢师弟杨豪、王保存、范庆辉、韩进，感谢你们带给我研究生阶段的快乐时光，感谢你们对于我学习和生活上的帮助与指导，和你们在一起的岁月将使我终生难忘！感谢我的爸爸、妈妈、姐姐、姐夫、哥哥、嫂子对于我学习的大力支持，没有你们的鼎力支持和无私奉献，我不会顺利完成学业，今后我会倍加努力，报答你们的恩情。感谢培养我七年的母校中

5、国矿业大学，是您将我培育成国之栋梁，无论今后工作在哪里，我都不会忘记您的培养之情，感谢所有曾经教育、帮助、爱护我的老师、同学和好朋友们，再次谢谢你们！最后，衷心感谢在百忙之中评阅本论文的各位专家、学者，由于作者本人水平有限，文中难免出现错误与不当之处，敬请不吝赐教！摘要多晶硅生产是光伏能源和微电子工业的基础产业，占据化学工业重要位置，主流多晶硅生产技术—改良西门子法是涉及有毒、易燃、易爆介质的化工联产过程，生产安全性倍受行业关注。实际多晶硅生产中还原尾气携带大量硬质硅颗粒排出还原炉，造成尾气系统

6、过流部件持续冲蚀，成为多晶硅生产的重大安全隐患。然而，还原尾气系统管路冗长，结构复杂，生产现场又缺乏尾气系统过流部件磨损认识，因此尾气系统抗磨防护工作的开展困难重重。本文基于气固两相流动理论和冲蚀理论，从化工安全角度出发，利用数值模拟方法，对过流部件的磨损状况进行预测，并探究工况对局部磨损的影响规律。在此基础之上，结合还原炉尾气系统生产特点，从主动防护与被动防护的角度，对系统过流部件进行磨损治理，指导生产实践，消除多晶硅还原炉尾气系统中的磨损安全隐患。硅颗粒和尾气理化性质分析表明：硅颗粒成分几乎

7、全部为无定型硅，微量参杂晶体硅；为硅气相外延体反应、SiHCl3和SiH2Cl2热解反应、温度波动以及生产系统运行不稳定等客观原因导致产生。研究以尾气出口管道为对象，确定了8个与支管对应的环管底部区域，2个位于环管出口两侧上方位外侧22.5°区域，4个位于单炉主管上下方位壁面区为严重磨损区域；发现前8个局部磨损区域为硅颗粒高冲角碰撞所致，后6个区域为低冲角、高速磨蚀引起，单炉主管上方位壁面磨损最为严重。探究工况影响规律发现：尾气速度增加，局部磨损率最大值以指数规律增长；硅颗粒直径增加，磨损区域变

8、化并出现“粒度效应”，局部磨损率最大值增加幅度越来越小。硅颗粒浓度增加，局部磨损率最大值增加幅度越来越大，但两个局部出现“屏蔽效应”，增加幅度越来越小。以尾气汇流管道为对象深入，确定了汇流管道磨损由低冲角磨蚀造成，局部磨损区域位于有支管接入的三通下游壁面，其中下方位壁面磨损比上方位严重，外侧壁面磨损比内侧壁面严重；支管和上游壁面几乎不发生磨损。探究工况影响规律发现：尾气速度增加，磨损局部向两侧移动，局部磨损率最大值以指数规律增长；硅颗粒直径增加，磨损区域跨方位变化，整个三通单元磨损率最大值线性增