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摘要：在目前世界减碳的大趋势下，研究可再生的，利用方便的，洁净无污染能源的应用，是解决化石能源弊端的主要方向。本文通过对单晶炉冷却水系统的分析，旨在为清洁能源的发展做出一定的参考和意见。
关键词：单晶炉，单晶硅，冷却水系统
一：概述
能源的重要性，能源危机不是本文探讨的内容，那已经是众所周知。研究可再生的，利用方便的，洁净无污染能源的应用，是解决化石能源弊端的主要方向。
二：太阳能的应用
可再生能源包含：风能，地热能，水能，潮汐能，太阳能等。这些所有的可再生能源，从广义来说，都跟太阳能有关。太阳能巨大的潜力，是我们解决能源问题的主要方向。
三：太阳能电池的生产
单晶硅就是单晶态的高纯硅，生产的主要设备就是单晶炉，单晶炉是生产单晶硅的核心设备，如何使之高效，安全的运行，直接关系着单晶硅的品质和产能。单晶炉的安全高效工作需要很多系统支撑，今天要分析的是其冷却水系统。
四：单晶炉常温冷却水系统
一）：单晶炉冷却水要求
水压：P=0.25～0.35MPa，压差0.15～0.2MPa， ;
供水温度：27～33℃;
PH值6～9，氯离子≤10ppm，碳酸钙含量≤50ppm
二）：单晶炉冷却水系统
根据上述温度要求，单晶炉冷却水系统采用常温冷却水系统。
常温冷却水系统根据管路系统闭合與否，与外界空气接触情况分为：闭式管路系统和开式管路系统两大类。
闭式管路系统：单晶炉冷却水系统封闭，不与外界连通。目前使用较多的闭式管路系统有开式冷却塔外循环+板换内循环系统和闭式冷却塔管路系统。
开式管路系统：单晶炉冷却水系统至少有一处，与外界连通。目前主要的开式管路系统为开式冷却塔系统。
1：闭式管路系统之开式冷却塔外循环+板换内循环系统;
1.1系统分外循环+内循环系统。
外循环系统组成：开式冷却塔+板式换热器+外循环冷却水泵;
内循环系统组成：内循环单晶冷却水泵
1.2系统原理：外循环冷却水泵从水池吸水后进入板式换热器，通过板式换热器换热后再回水至冷却塔，冷却塔对水降温后再回水至水池。
内循环单晶冷却水泵为闭式循环，将水送至单晶炉，对单晶炉降温后回水至板式换热器，通过板式换热器降温后再送至单晶炉，如此循环。
1.3 优点：
1）与单晶炉接触的工艺冷却水为闭式循环系统，系统水为去钙镁离子的RO水，因未与外界环境接触，长时间使用不会对炉子内部产生堵塞现象;
2）系统温度通过调节外循环板换冷却水入口电动阀开度，进行内循环板换出口水温精度调节，稳定的水温可保证生产的稳定性;
1.4 缺点：
1：板换与开式冷却塔连通的外循环侧补水如采用自来水，外循环侧板板易结垢，板换需要定期维护。
2：夏季冷却水温度略高，开式塔夏季冷侧32/37度，板换热侧33/38度.
2：闭式管路系统之闭式冷却塔系统
2.1 系统组成：闭式冷却塔+循环冷却水泵
2.2 系统原理：闭式冷却塔内设有薄壁不锈钢换热管，工艺冷却水直接进入闭式塔内的不锈钢换热管内，通过换热管外冷却塔喷淋泵加压的水进行喷淋和风机加压的空气冷却降温，不锈钢换热管内部的工艺冷却水降温后再进入生产设备;闭式塔内的工艺冷却水整个过程不会与外界直接接触，较好的保证了整个系统水质
2.3优点：
1）与单晶炉接触的工艺冷却水为闭式循环系统，系统水池为去钙镁离子的RO水，因未与外界环境接触，长时间使用不会对炉子内部产生堵塞现象;单晶炉维护费用最低
2）冷却水靠闭式塔内喷淋泵+变频风机冷却，温度稳定30/35度，对单晶炉最适宜节能的温度;
2.4缺点
1）冷却塔采用内部不锈钢换热管，造价贵;
2）闭式塔采用喷淋水泵喷水及风机送风达到冷却的效果，同时循环冷却水泵需要克服换热管阻力损失，因此扬程大，导致耗电量大，运行费用高;
3）寒冷地区，非24小时运行的，易于结冰，损坏设备。需要放空水。
3：开式管路系统
3.1 系统组成：开式冷却塔
3.2 系统原理：
工艺冷却水直接通过冷却塔进行降温冷却，冷却后由工艺冷却水泵供水至生产设备，吸热后的高温水再次进入开式冷却塔进行降温，整个过程中，工艺冷却水与室外环境直接进行降温冷却，环境中的脏污等容易进入工艺冷却水。
3.3优点
1）造价低。
2）传统工艺，工人熟悉
3.4缺点
1）：冷却水与外界，在开式塔初接触，污染，极易堵塞，因单晶炉都是20台一个冷却单元，一个冷却单元堵塞，20台单晶炉运行受影响;单晶炉维护费用最高。
2）：目前在建很多采用开式塔系统的项目，为了改善水质，均补充RO软水，约1%的补水量导致纯水站规模大大增大，增加纯水站投资。
五：结论
上述各系统，初次投资：是闭式塔系统，开式塔+板换，开式塔递减;运行维护费用：闭式塔系统，开式塔+板换，开式塔递减。
（本文所阐述的冷却水系统是单晶厂房建设中众多相互关联环节中的一个，是保证单晶炉运行最重要的环节，却不是投资最大，成本优化最有价值的环节。所以在此对单晶炉常温冷却水系统进行初次投资，运行成本的对比，仅仅对冷却水系统本身的估算，单晶炉本身的维护费用，板式换热器的维护费用，不含在内。）
但因单晶炉工艺冷却水系统是统一送入数百台甚至上千台多晶炉，如水源出现问题，整个设备会成批受影响，而开式冷却塔系统因长期与室外空气接触，会将外界污染物直接带入生产设备，造成成批量的设备堵塞损坏。
结合单晶炉冷却水需求，从系统稳定性出发，建议单晶系统采用闭式系统的模式，根据以上原理介绍，闭式系统可较好的保证工艺冷却水不会与外界空气接触，保证了供水水质。所以建议非寒冷地区建议采用温度，水质条件都好的闭式冷却塔系统;寒冷地区采用开式塔+板换的闭式系统。
参考文献
[1]李留臣.单晶炉设计之我见[J].电子工业专用设备，2008，（3）：7.
[2]罗雪莲，吴麟章，江小涛，等.太阳能电池及其应用[J].武汉科技学院学报，2005，（10）：18-20
关键词：单晶炉，单晶硅，冷却水系统
一：概述
能源的重要性，能源危机不是本文探讨的内容，那已经是众所周知。研究可再生的，利用方便的，洁净无污染能源的应用，是解决化石能源弊端的主要方向。
二：太阳能的应用
可再生能源包含：风能，地热能，水能，潮汐能，太阳能等。这些所有的可再生能源，从广义来说，都跟太阳能有关。太阳能巨大的潜力，是我们解决能源问题的主要方向。
三：太阳能电池的生产
单晶硅就是单晶态的高纯硅，生产的主要设备就是单晶炉，单晶炉是生产单晶硅的核心设备，如何使之高效，安全的运行，直接关系着单晶硅的品质和产能。单晶炉的安全高效工作需要很多系统支撑，今天要分析的是其冷却水系统。
四：单晶炉常温冷却水系统
一）：单晶炉冷却水要求
水压：P=0.25～0.35MPa，压差0.15～0.2MPa， ;
供水温度：27～33℃;
PH值6～9，氯离子≤10ppm，碳酸钙含量≤50ppm
二）：单晶炉冷却水系统
根据上述温度要求，单晶炉冷却水系统采用常温冷却水系统。
常温冷却水系统根据管路系统闭合與否，与外界空气接触情况分为：闭式管路系统和开式管路系统两大类。
闭式管路系统：单晶炉冷却水系统封闭，不与外界连通。目前使用较多的闭式管路系统有开式冷却塔外循环+板换内循环系统和闭式冷却塔管路系统。
开式管路系统：单晶炉冷却水系统至少有一处，与外界连通。目前主要的开式管路系统为开式冷却塔系统。
1：闭式管路系统之开式冷却塔外循环+板换内循环系统;
1.1系统分外循环+内循环系统。
外循环系统组成：开式冷却塔+板式换热器+外循环冷却水泵;
内循环系统组成：内循环单晶冷却水泵
1.2系统原理：外循环冷却水泵从水池吸水后进入板式换热器，通过板式换热器换热后再回水至冷却塔，冷却塔对水降温后再回水至水池。
内循环单晶冷却水泵为闭式循环，将水送至单晶炉，对单晶炉降温后回水至板式换热器，通过板式换热器降温后再送至单晶炉，如此循环。
1.3 优点：
1）与单晶炉接触的工艺冷却水为闭式循环系统，系统水为去钙镁离子的RO水，因未与外界环境接触，长时间使用不会对炉子内部产生堵塞现象;
2）系统温度通过调节外循环板换冷却水入口电动阀开度，进行内循环板换出口水温精度调节，稳定的水温可保证生产的稳定性;
1.4 缺点：
1：板换与开式冷却塔连通的外循环侧补水如采用自来水，外循环侧板板易结垢，板换需要定期维护。
2：夏季冷却水温度略高，开式塔夏季冷侧32/37度，板换热侧33/38度.
2：闭式管路系统之闭式冷却塔系统
2.1 系统组成：闭式冷却塔+循环冷却水泵
2.2 系统原理：闭式冷却塔内设有薄壁不锈钢换热管，工艺冷却水直接进入闭式塔内的不锈钢换热管内，通过换热管外冷却塔喷淋泵加压的水进行喷淋和风机加压的空气冷却降温，不锈钢换热管内部的工艺冷却水降温后再进入生产设备;闭式塔内的工艺冷却水整个过程不会与外界直接接触，较好的保证了整个系统水质
2.3优点：
1）与单晶炉接触的工艺冷却水为闭式循环系统，系统水池为去钙镁离子的RO水，因未与外界环境接触，长时间使用不会对炉子内部产生堵塞现象;单晶炉维护费用最低
2）冷却水靠闭式塔内喷淋泵+变频风机冷却，温度稳定30/35度，对单晶炉最适宜节能的温度;
2.4缺点
1）冷却塔采用内部不锈钢换热管，造价贵;
2）闭式塔采用喷淋水泵喷水及风机送风达到冷却的效果，同时循环冷却水泵需要克服换热管阻力损失，因此扬程大，导致耗电量大，运行费用高;
3）寒冷地区，非24小时运行的，易于结冰，损坏设备。需要放空水。
3：开式管路系统
3.1 系统组成：开式冷却塔
3.2 系统原理：
工艺冷却水直接通过冷却塔进行降温冷却，冷却后由工艺冷却水泵供水至生产设备，吸热后的高温水再次进入开式冷却塔进行降温，整个过程中，工艺冷却水与室外环境直接进行降温冷却，环境中的脏污等容易进入工艺冷却水。
3.3优点
1）造价低。
2）传统工艺，工人熟悉
3.4缺点
1）：冷却水与外界，在开式塔初接触，污染，极易堵塞，因单晶炉都是20台一个冷却单元，一个冷却单元堵塞，20台单晶炉运行受影响;单晶炉维护费用最高。
2）：目前在建很多采用开式塔系统的项目，为了改善水质，均补充RO软水，约1%的补水量导致纯水站规模大大增大，增加纯水站投资。
五：结论
上述各系统，初次投资：是闭式塔系统，开式塔+板换，开式塔递减;运行维护费用：闭式塔系统，开式塔+板换，开式塔递减。
（本文所阐述的冷却水系统是单晶厂房建设中众多相互关联环节中的一个，是保证单晶炉运行最重要的环节，却不是投资最大，成本优化最有价值的环节。所以在此对单晶炉常温冷却水系统进行初次投资，运行成本的对比，仅仅对冷却水系统本身的估算，单晶炉本身的维护费用，板式换热器的维护费用，不含在内。）
但因单晶炉工艺冷却水系统是统一送入数百台甚至上千台多晶炉，如水源出现问题，整个设备会成批受影响，而开式冷却塔系统因长期与室外空气接触，会将外界污染物直接带入生产设备，造成成批量的设备堵塞损坏。
结合单晶炉冷却水需求，从系统稳定性出发，建议单晶系统采用闭式系统的模式，根据以上原理介绍，闭式系统可较好的保证工艺冷却水不会与外界空气接触，保证了供水水质。所以建议非寒冷地区建议采用温度，水质条件都好的闭式冷却塔系统;寒冷地区采用开式塔+板换的闭式系统。
参考文献
[1]李留臣.单晶炉设计之我见[J].电子工业专用设备，2008，（3）：7.
[2]罗雪莲，吴麟章，江小涛，等.太阳能电池及其应用[J].武汉科技学院学报，2005，（10）：18-20