多晶硅提純設(shè)備DPS650的殼體設(shè)計分析.pdf

1、近年來，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，帶動了與其相關(guān)的上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。跟其他太陽能電池材料相比，多晶硅材料以其產(chǎn)能高、單位能源消耗量低、成本低廉的優(yōu)勢，成為生產(chǎn)太陽能電池的主要原料。作為光伏產(chǎn)業(yè)當(dāng)中最基礎(chǔ)的部分，太陽能級多晶硅的需求量隨著太陽能電池產(chǎn)量的增加而不斷增加，多晶硅提純制備技術(shù)的研發(fā)成為各國普遍關(guān)注的研究熱點(diǎn)。多晶硅定向凝固爐作為太陽能級硅的提純設(shè)備，具有高效、穩(wěn)定、節(jié)能、可靠的優(yōu)點(diǎn)，其能夠運(yùn)用先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)，實現(xiàn)穩(wěn)定

2、的定向凝固，可以大批量生產(chǎn)高質(zhì)量、大規(guī)格的多晶硅錠。
　　本文以650kg級定向凝固爐DPS650設(shè)備殼體為研究對象，對殼體分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度計算以及有限元分析。該設(shè)備的殼體屬于真空壓力容器范疇，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需遵從壓力容器的設(shè)計規(guī)范。采用以常規(guī)設(shè)計為基礎(chǔ)做主體設(shè)計，局部元件采用分析設(shè)計的方法對殼體進(jìn)行設(shè)計計算和校核。首先，根據(jù)功能要求確定設(shè)備殼體的外觀結(jié)構(gòu)形式，將殼體分為爐蓋、爐身、下殼體3個部分，其上按照設(shè)計工藝要求安放接管、法

3、蘭、支座等附件;第二，對殼體上關(guān)鍵零件爐蓋封頭、爐身圓筒進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計分析其穩(wěn)定性，對殼體各部分連接處的法蘭進(jìn)行應(yīng)力分析，對法蘭面螺栓擰緊力矩進(jìn)行分析計算，使其達(dá)到最佳密封效果，使整個殼體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求;第三，利用有限元分析軟件ANSYS對殼體的爐蓋、爐身、下殼體三個關(guān)鍵部分進(jìn)行建模，網(wǎng)格劃分，加載和求解計算，分別按第一強(qiáng)度理論和馮氏應(yīng)力分布對其應(yīng)力進(jìn)行分析，找出殼體上高應(yīng)力范圍和最危險點(diǎn)，進(jìn)一步校核殼體的強(qiáng)度，確保定向凝固爐的強(qiáng)度設(shè)計

4、合理性。經(jīng)過分析計算和校核，殼體所受應(yīng)力載荷遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力，滿足強(qiáng)度要求。同時，本文也對定向凝固爐殼體的生產(chǎn)制造進(jìn)行實證分析，分析了殼體的制造難點(diǎn)，對殼體進(jìn)行耐壓試驗，對容器的選材、設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)以及制造質(zhì)量等做綜合的檢驗，保證了殼體在工作條件下的安全性。最后對設(shè)備的殼體設(shè)計提出了優(yōu)化方案和建議，得到爐體設(shè)計的最佳方案，提高設(shè)計設(shè)備的效率，使定向凝固爐的設(shè)計的殼體更加安全可靠，保證了爐體的工藝要求，為多晶硅硅錠的生產(chǎn)成品率提供了基