多晶硅是單質硅的一種形態,當熔融的單質硅在過冷條件下凝固時,硅原子以金剛石晶格形態排列成許多晶核,如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結合起來,就結晶成多晶硅。多晶硅在半導體材料、太陽能光伏發電、供熱等領域有廣泛應用。
生產多晶硅是一個提純過程,金屬硅轉化成三氯氫硅,再用氫氣進行一次性還原,這個過程中有部分三氯氫硅轉化為多晶硅,其余大量進入尾氣,同時形成副產品四氯化硅,每生產一噸多晶硅,就產生4噸以上的四氯化硅廢液。在這個過程中,如果回收工藝不成熟,三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質極有可能外溢,存在重大的安全和污染隱患。
現場工況和測量難點
如上圖所示,這是幾個三氯氫硅以及四氯化硅混合液體的球罐,罐內充滿了氮氣或者氫氣。
測量難點
1 待測介質介電常數低,液面對雷達波的反射性差,四氯化硅的介電常數僅2.4,三氯氫硅的介電常數為3;混合液體的蒸汽彌漫在罐內,也對雷達信號造成影響。
2 四氯化硅具有強腐蝕性,長期使用,會對儀表探頭有一定的侵蝕作用,影響測量結果。
3 四氯化硅遇潮濕空氣即分解成硅酸和劇毒氣體氯化氫,對人體眼睛、皮膚、呼吸道有強刺激性,遇火星會爆炸;氯氣的外逸則可以使人出現咳嗽、頭暈、胸悶等病狀,并導致農作物大面積減產和絕收,因此,該現場要求儀表密封性強,安全性高,并符合SIL2安全認證。
4 安裝情況復雜,安裝接管有變徑,客戶還要求加裝球閥,給測量帶來了較大的挑戰。
VEGAPULS雷達的測量優勢
經過與客戶的溝通,最終決定采用VEGAPULS雷達來進行測量,克服了實際測量中的各種挑戰。
現場安裝示意圖
測量精準可靠
如前文所述,球罐內介質復雜,介電常數低,且上口進料的方式還會導致進料時罐內霧化嚴重,進而影響測量。然而,VEGAPULS雷達卻能夠輕松應對,該現場有效回波信號達到76.5dB,測量可靠性達到43.5dB。
特殊天線材質,耐強腐蝕性
在此應用中,我們采用了特殊天線材質,其具有超強耐腐蝕性,有效防止腐蝕和滲透。錐形的天線,即使在有蒸汽霧化冷凝時,也能輕松應對。
球閥安裝,保障操作人員生命安全
多晶硅行業用戶往往要求在儀表下方安裝球閥,在需要維護或者更換儀表的時候,能夠通過球閥輕松隔離罐內的重大危險源。VEGAPULS雷達可采用球閥安裝的方式,在不停作業的情況下更換儀表。
現場安裝示意圖
有效屏蔽虛假信號
VEGAPULS可避開變徑接管和球閥對雷達信號造成的影響,強大的軟件處理功能,能夠有效屏蔽和抑制虛假信號。
近年來,多晶硅產能大幅提升,同時工藝革新不斷涌現,帶來多晶硅品質也不斷提升。但多晶硅生產過程中對測量儀表的整體性能要求高,不僅要克服復雜的工況,保證測量精準度,更要確保生產安全。VEGAPULS雷達經過多年實戰檢驗,測量穩定可靠,為多晶硅的擴產提質提供有效保障。