一种颗粒硅原料硅烷制冷系统及其去除不凝气的方法与流程

本发明属于多晶硅生产领域，具体涉及一种颗粒硅原料硅烷制冷系统及其去除不凝气的方法。

背景技术：

1、在制冷系统中，不凝气(主要包括空气、氮气、二氧化碳等惰性气体)在特定温度和压力下，不能冷凝成液体，总是已气体形式存在，正是应为这些气体的存在致使压缩机能耗增加，制冷效果变差。

2、目前颗粒硅生产单元中还有大型制冷系统，制冷系统为单独模块，制冷系统主要的组成部分分为四大件，分别是压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。不凝气主要来自大气少量来自制冷剂分解的产物。主要有以下几种方式进入系统，①首次充注制冷剂时将空气带入系统；②设备检修时将不凝气带入系统；③螺栓垫片老化密封效果差；外界大气渗入系统中(制冷系统运行时，系统压力小于大气压力)，由于不凝气体对制冷系统影响大，因此尽可能将不凝气排除。

3、目前，国内主要还是手动排除不凝气，主要是操作人员根据实际运行情况判断是否有不凝气，并决定是否排放。这种方法操作费时费力，需要停机关闭阀门在高点排放，如操作不当会将制冷剂排放到环境中，造成环境污染，同时还可能造成人员伤亡事故。自动排气设备在个别设备厂家的单体机组上存在，但使用效果不理想，原因是①排气设备偏小，投用该设备时操作不当很容易冻堵管线，造成排气设备失效；②电磁阀不灵敏不耐低温，排气装置安装位置在低点，容易将制冷剂带出系统，无法彻底排除不凝气还会污染环境。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新型的制冷系统，实现不凝气的自动排除，提高制冷效果，降低能耗。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种颗粒硅原料硅烷制冷系统，包括压缩机、冷凝器、截流元件、蒸发器以及不凝气排放单元；所述压缩机、冷凝器、截流元件和蒸发器依次设置在制冷剂循环管路上；

4、所述冷凝器后端通过制冷剂-不凝气混合管线连接至不凝气排放单元，将冷凝器中混合气相送入不凝气排放单元进一步冷凝分离出其中的制冷剂，并通过不凝气排放单元顶部设置的不凝气排放管线将不凝气排出。

5、具体地，所述截流元件后端通过制冷剂液相分管连接至不凝气排放单元的冷端进口，将截流元件产生的液相制冷剂作为冷源对不凝气排放单元内的混合气相进行冷凝；所述不凝气排放单元的冷端出口通过制冷剂气相管连接至压缩机，回收经冷凝后产生的气相制冷剂。

6、具体地，所述不凝气排放单元底部通过液相重力管将冷凝后的液相送入冷凝器后端制冷剂循环管路上。

7、进一步地，所述不凝气排放单元的侧面设置有液位管，所述液位管连通至不凝气排放管线上。

8、进一步地，所述的制冷剂液相分管上设置有液相制冷剂供液阀。

9、进一步地，所述制冷剂-不凝气混合管线上设有混合气阀门；所述液相重力管上设有回液阀门。

10、进一步地，所述的压缩机与电机连接，通过电机向压缩机提供动力，实现气相制冷剂的压缩。

11、进一步地，所述的冷凝器上连接有循环水上水管和循环水回水管。

12、更进一步地，本发明还要求保护采用上述系统进行不凝气去除的方法，将冷凝器内积聚的不凝气与部分气相制冷剂混合气体，通过制冷剂-不凝气混合管线送入不凝气排放单元进一步冷凝，无法冷却的不凝气经过不凝气排放管线排放，冷凝后的液相通过重力流回冷凝器后端制冷剂循环管路上。

13、进一步地，从截流元件后端引一路液相制冷剂至不凝气排放单元，作为混合气体冷凝的冷源，液相制冷剂经换热产生的气样制冷剂送入蒸发器后端制冷剂循环管路上。

14、有益效果：

15、(1)本发明将制冷系统中无法冷却的气体排出，原系统中随着不凝气增加，温度和压力无法形成一一对应关系，压缩机排气压力升高直至机组无法运行而停机，通过增加不凝气排放单元后，不凝气及时排出，制冷系统的温度和压力可以正常一一对应(11bar—20bar对应温度26.8℃---50.8℃)，因此及时排放不凝气可以提高冷凝器的冷凝效果，压缩机充分压缩可以冷凝的气体，减少压缩不凝气量，降低压缩机能耗。

16、(2)本发明系统从节流元件后引一路液相制冷剂至不凝气排放单元，可以将冷凝器中不凝气的混合气充分再次冷凝，无法冷却的气体经过不凝气排放口排放，冷凝后的液相重力流回冷凝器至主路循环，截流元件后引的液相给换热后便气相回至压缩机入口。

技术特征：

1.一种颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，包括压缩机(1-2)、冷凝器(1-3)、截流元件(1-5)、蒸发器(1-6)以及不凝气排放单元(1-4)；所述压缩机(1-2)、冷凝器(1-3)、截流元件(1-5)和蒸发器(1-6)依次设置在制冷剂循环管路上；

2.根据权利要求1所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述截流元件(1-5)后端通过制冷剂液相分管(1-11)连接至不凝气排放单元(1-4)的冷端进口；所述不凝气排放单元(1-4)的冷端出口通过制冷剂气相管连接至压缩机(1-2)，。

3.根据权利要求1所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述不凝气排放单元(1-4)底部通过液相重力管(1-8)连接至冷凝器(1-3)后端制冷剂循环管路上。

4.根据权利要求1所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述不凝气排放单元(1-4)的侧面设置有液位管(1-10)，所述液位管(1-10)连通至不凝气排放管线(1-7)上。

5.根据权利要求2所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述的制冷剂液相分管(1-11)上设置有液相制冷剂供液阀。

6.根据权利要求3所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述制冷剂-不凝气混合管线(1-9)上设有混合气阀门；所述液相重力管(1-8)上设有回液阀门。

7.根据权利要求1所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述的压缩机(1-2)与电机(1-1)驱动连接。

8.根据权利要求1所述的颗粒硅原料硅烷制冷系统，其特征在于，所述的冷凝器(1-3)上连接有循环水上水管(1-13)和循环水回水管(1-12)。

9.采用权利要求1所述系统进行不凝气去除的方法，其特征在于，将冷凝器(1-3)内积聚的不凝气与部分气相制冷剂混合气体，通过制冷剂-不凝气混合管线(1-9)送入不凝气排放单元(1-4)进一步冷凝，无法冷却的不凝气经过不凝气排放管线(1-7)排放，冷凝后的液相通过重力流回冷凝器(1-3)后端制冷剂循环管路上。

10.根据权利要求9所述的不凝气去除的方法，其特征在于，从截流元件(1-5)后端引一路液相制冷剂至不凝气排放单元(1-4)，作为混合气体冷凝的冷源，液相制冷剂经换热产生的气样制冷剂送入蒸发器(1-6)后端制冷剂循环管路上。

技术总结
本发明公开了一种颗粒硅原料硅烷制冷系统及其去除不凝气的方法，包括压缩机、冷凝器、截流元件、蒸发器以及不凝气排放单元；所述压缩机、冷凝器、截流元件和蒸发器依次设置在制冷剂循环管路上；所述冷凝器后端通过制冷剂‑不凝气混合管线连接至不凝气排放单元，将冷凝器中混合气相送入不凝气排放单元进一步冷凝分离出其中的制冷剂，并通过不凝气排放单元顶部设置的不凝气排放管线将不凝气排出。本发明增加不凝气排放单元后，不凝气及时排出，制冷系统的温度和压力可以正常一一对应，因此及时排放不凝气可以提高冷凝器的冷凝效果，压缩机充分压缩可以冷凝的气体，减少压缩不凝气量，降低压缩机能耗。

技术研发人员：常青青,王少帅,李咸江,陶睿,徐永强,李国伟,陈爽,郝璐瑶,陆坤
受保护的技术使用者：内蒙古鑫元硅材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14