摘  要：本文通過對河南南陽某生產光伏多晶矽企業在使用冶煉法工藝中礦熱爐除塵引風機的高壓變頻調速項目來介紹其應用特點和優勢。

關鍵詞：多晶矽 太陽能光伏電池板 冶煉法 礦熱爐 高壓變頻器 多段調速 

Abstract: Based on the Nanyang a polycrystalline silicon photovoltaic production enterprises in the use of submerged arc furnace smelting process dust induced draft fan VFD project to introduce its plication characteristics and advantages.

Keywords：Polycrystalline silicon  solar photovoltaic panels  smelting  submerged arc furnace high-voltage inverter  multi-speed

1.引言

多(duo)晶(jing)矽(gui)
，是(shi)單(dan)質(zhi)矽(gui)的(de)一(yi)種(zhong)形(xing)態(tai)。熔(rong)融(rong)的(de)單(dan)質(zhi)矽(gui)在(zai)過(guo)冷(leng)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)凝(ning)固(gu)時(shi)
，矽(gui)原(yuan)子(zi)以(yi)金(jin)剛(gang)石(shi)晶(jing)格(ge)形(xing)態(tai)排(pai)列(lie)成(cheng)許(xu)多(duo)晶(jing)核(he)，如(ru)這(zhe)些(xie)晶(jing)核(he)長(chang)成(cheng)晶(jing)麵(mian)取(qu)向(xiang)不(bu)同(tong)的(de)晶(jing)粒(li)，則(ze)這(zhe)些(xie)晶(jing)粒(li)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)，就(jiu)結(jie)晶(jing)成(cheng)多(duo)晶(jing)矽(gui)。

多晶矽主要有以下性質：1）半導體性質
；2）常溫下不活潑
，高溫熔融狀態下具有較大的化學活潑性；3）常溫下質脆，切割時易碎裂。其用途主要有：

●  多晶矽具有半導體性質，是極為優良的半導體材料；

●  電子工業中用於製造半導體收音機、電冰箱、彩電
、電子計算機等基礎材料

；

●  多晶矽的最終用途主要是生產集成電路、分立器件和太陽能光伏電池板。

該公司具有特殊矽鐵的成熟生產經驗和技術
，采用投資低
、流程短，成本低的冶金法生產工藝。其技術及產品特點是：專供寶鋼
、武鋼、太鋼、韓國浦項和日本新日鐵及國內眾多生產光伏電池板企業的高純矽鐵。

2.現場工藝介紹

多晶矽生產主要有化學法與物理法，見下圖：

冶金法又稱物理法，通過對冶金矽原料進行造渣、精煉、酸洗（濕法冶金）、定(ding)向(xiang)凝(ning)固(gu)等(deng)方(fang)式(shi)，將(jiang)雜(za)質(zhi)去(qu)除(chu)，生(sheng)產(chan)出(chu)太(tai)陽(yang)能(neng)級(ji)的(de)多(duo)晶(jing)矽(gui)的(de)方(fang)法(fa)。由(you)於(yu)矽(gui)不(bu)參(can)加(jia)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，所(suo)以(yi)俗(su)稱(cheng)物(wu)理(li)法(fa)。其(qi)實(shi)整(zheng)個(ge)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，無(wu)論(lun)是(shi)造(zao)渣(zha)
、精煉還是酸洗，都不可避免地涉及到化學反應。

冶ye金jin法fa提ti純chun多duo晶jing矽gui路lu線xian類lei似si於yu冶ye金jin工gong業ye中zhong金jin屬shu提ti純chun工gong藝yi，盡jin可ke能neng的de采cai用yong物wu理li方fang法fa去qu除chu雜za質zhi。由you於yu沒mei有you行xing業ye內nei通tong用yong的de成cheng熟shu技ji術shu可ke以yi借jie鑒jian，各ge公gong司si均jun自zi主zhu研yan發fa工gong藝yi路lu線xian，具ju體ti的de工gong藝yi方fang法fa各ge有you不bu同tong。

冶金法提純多晶矽包括吹氣精煉、溶劑精煉、定向凝固
、真空精煉、熔鹽電解等多種方法。

在提純的過程中主要利用不同元素的物理性質差異來使之分離
，其中包括濕法冶金、吹氣、造渣、定向凝固、真空條件下的電子束、等離子體、太陽聚光及感應熔煉等。

shangshufangfazhongdanyideyizhongfangfazhinengyouxiaoquchumouyixiezazhierbunengquchusuoyouzazhi，suoyiyejinfagongyishiyizhongzongheduozhongfangfadefuhetichungongyi。qizhuyaojishuluxianruxiatusuoshi：

3.關鍵設備介紹

礦熱爐是冶金法（物理法）生產工藝中的關鍵和主要設備。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短duan網wang，水shui冷leng係xi統tong，排pai煙yan係xi統tong
，除chu塵chen係xi統tong，電dian極ji殼ke，電dian極ji壓ya放fang及ji升sheng降jiang係xi統tong
，上shang下xia料liao係xi統tong，把ba持chi器qi，燒shao穿chuan器qi，液ye壓ya係xi統tong
，礦kuang熱re爐lu變bian壓ya器qi及ji各ge種zhong電dian器qi設she備bei等deng組zu成cheng。其qi精jing煉lian的de效xiao果guo直zhi接jie影ying響xiang最zui終zhong的de產chan品pin純chun度du。

4. 除塵係統引風機的變頻調速

礦熱爐在生產運行中會產生大量的有毒危害氣體和煙霧、粉fen塵chen。必bi須xu通tong過guo引yin風feng機ji將jiang其qi排pai入ru專zhuan用yong的de除chu塵chen係xi統tong進jin行xing多duo次ci處chu理li才cai能neng排pai入ru大da氣qi。另ling一yi方fang麵mian

，引yin風feng機ji的de作zuo用yong還hai在zai於yu維wei持chi爐lu膛tang負fu壓ya在zai一yi定ding範fan圍wei，以yi保bao證zheng其qi熔rong煉lian溫wen度du和he燃ran燒shao情qing況kuang滿man足zu工gong藝yi的de需xu求qiu。

現場電機負載及配套的高壓變頻器參數如下表：

負載信息
電機型號	異步電機	電機廠家	西安泰富西瑪電機
額定功率	710KW	額定電流	51.3A
額定轉速	990r/min	功率因數	0.88
額定電壓	10KV	負載類型	除塵係統引風機
所屬行業	冶金
變頻器信息
變頻器型號	GD5000-A0900-10-S	額定功率	710KW
額定電壓	10KV	額定電流	52A
拖動方式	一拖一手動

係統中的除塵引風機使用我司PLC+chumopingzutai，genjuyandaoguandaoneidegaowentantoujiancewendukongzhibianpinqizuoduoduansuyunxing
，butongwendudaibiaoyanchenliangdaxiao，congerzidongxiangyingtiaojiefengjifengliangzuoxiangyingbianhua。xitongyuanlituruxiasuoshi：

現場照片：

           

           

英威騰GD5000係列矢量型高性能變頻器采用電壓源型單元串聯多電平高-高解決方案，直接10kV輸入、10kV輸出，接線簡單、控製靈活。控製係統采用DSP+FPGA+ARM三核技術，內部自帶單元旁路功能
，單元故障時可選擇自動/手動同級旁路，同時支持中性點漂移技術。利用PLC強大的邏輯編程和擴展功能
，可將礦熱爐所有配套係統的I/0信號接入
，從而保證係統的靈活
、可靠和穩定運行。利用高壓變頻器與PLC的自動協調控製除塵係統具有以下優勢：

●  利用感溫探頭的溫度檢測及4～20mA模擬量輸出功能，PLC自動判斷其爐子內高效燃燒時所需的負壓，溫度過高時，自動降低變頻器輸出頻率，使風機在較低轉速檔位運行；溫度較低時
，通過開關量信號自動控製調節變頻器在較高轉速檔運行
；

●  GD5000係列變頻器具有多達15個高低轉速檔位，可根據工藝需求任意靈活調整設置，同時還可通過PLC輸出0～10V或4～20mA信號通過變頻器頻率給定對風機轉速進行無級調速；

●  風機為平方轉矩負載，根據生產負荷變化情況，低轉速檔位運行時間越長，其耗電越低，從而在滿足生產工藝的條件下實現節能降耗
；

●  GD5000係列變頻器具有優良的抗電網電壓波動性能。網側電壓在+10%～-15%之間波動時可做到滿載輸出。同時具有AVR功能，能夠根據母線電壓的波動自動調整輸出電壓。網側電壓在短時間小於85%～65%額定值或大於110%～120%額定值時
，高壓變頻器降額運行不停機
，可保證除塵風機穩定運行，不至於影響生產和對環境造成汙染；

●  作為工藝循環中的關鍵負載，GD5000係列變頻器具有功率單元工作情況（溫度
、直流母線電壓、電流等）的實時監控功能，及時提供故障預判
，保證設備可靠運行
；

●  高壓變頻器在20%負載以上效率高達96%
，係統自身不會增加多餘損耗。

5.結束語

隨(sui)著(zhe)光(guang)伏(fu)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)，多(duo)晶(jing)矽(gui)產(chan)量(liang)由(you)供(gong)不(bu)應(ying)求(qiu)，到(dao)產(chan)能(neng)嚴(yan)重(zhong)過(guo)剩(sheng)，目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)多(duo)晶(jing)矽(gui)成(cheng)交(jiao)價(jia)低(di)於(yu)許(xu)多(duo)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)多(duo)晶(jing)矽(gui)的(de)生(sheng)產(chan)會(hui)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)大(da)氣(qi)和(he)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)
，如(ru)果(guo)排(pai)放(fang)不(bu)達(da)標(biao)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)部(bu)門(men)和(he)政(zheng)府(fu)會(hui)對(dui)企(qi)業(ye)進(jin)行(xing)罰(fa)款(kuan)，甚(shen)至(zhi)停(ting)業(ye)整(zheng)頓(dun)，這(zhe)也(ye)給(gei)生(sheng)產(chan)企(qi)業(ye)造(zao)成(cheng)了(le)巨(ju)大(da)的(de)壓(ya)力(li)。

在(zai)企(qi)業(ye)求(qiu)生(sheng)存(cun)，謀(mou)發(fa)展(zhan)的(de)大(da)環(huan)境(jing)下(xia)，必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)進(jin)一(yi)步(bu)降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)運(yun)營(ying)成(cheng)本(ben)和(he)提(ti)高(gao)廢(fei)氣(qi)排(pai)放(fang)物(wu)淨(jing)化(hua)能(neng)力(li)才(cai)能(neng)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)競(jing)爭(zheng)力(li)和(he)降(jiang)低(di)運(yun)營(ying)風(feng)險(xian)。

參考文獻：

【1】寶山鋼鐵集團  《多晶矽生產概論》

【2】英威騰電氣技術有限公司 《GD5000係列高壓變頻器產品手冊》

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關於英威騰：

英威騰，成立於2002年，致力於成為全球領先、受人尊敬的工業自動化和能源電力領域的產品與服務提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業
，目前擁有15家控股子公司，分駐於全國的12大研發中心，申請各類專利700多件，依托於電力電子、電氣傳動、自動控製、信息技術等關鍵技術，主要產品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控製係統、伺服係統、PLC
、HMI、SVG、UPS
、電機和電主軸、光伏逆變器、節能減排在線管理係統、軌道交通牽引係統、新能源汽車電控係統等。英威騰現有員工2000多人，大型生產基地3個，營銷網絡遍布國內及海外60多個國家和地區。