在多晶硅生產(chǎn)工藝中相關(guān)設(shè)備密封技術(shù)的應(yīng)用探討

張?jiān)迫A 周云山 張光成（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖 655011）

在多晶硅生產(chǎn)工藝中相關(guān)設(shè)備密封技術(shù)的應(yīng)用探討

張?jiān)迫A 周云山 張光成（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖 655011）

多晶硅生產(chǎn)過程中的原料和介質(zhì)，大多屬于有毒、有害、易燃、易爆、腐蝕性危險化學(xué)品，在潔凈、環(huán)保、節(jié)能、安全等方面都有嚴(yán)格要求和控制，在實(shí)際生產(chǎn)過程中須保證零泄漏率，密封技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用顯得尤為重要。本文對密封技術(shù)在多晶硅生產(chǎn)工藝中相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行探討和分析，為控制多晶硅生產(chǎn)中的泄露提供一定的參考。

多晶硅；設(shè)備；密封技術(shù)

多晶硅是信息產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，屬于高耗能和高污染產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，多晶硅生產(chǎn)在潔凈、環(huán)保、節(jié)能、安全等各方面都有嚴(yán)格的要求和控制；在多晶硅的生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格控制物料的泄露，做好密封技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，應(yīng)用最為廣泛的密封技術(shù)主要有：墊片密封、填料密封、機(jī)械密封。

1 墊片密封

由于生產(chǎn)物料的特殊性，在多晶硅生產(chǎn)工藝中設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與管道、管道與管道之間的連接主要采用螺栓法蘭墊片連接，法蘭連接中最主要的密封元件是墊片，造成泄漏的根本原因是由于接觸面上存在間隙，而接觸面兩側(cè)的壓力差、濃度差則是泄漏的推動力。由于泄漏面的形式及加工精度等因素的影響，密封面上存在間隙在所難免，這就造成密封面不完全吻合，從而發(fā)生泄漏。要減少泄漏，就必須使接觸面最大程度地嵌合。

螺栓法蘭墊片連接密封是通過擰緊螺栓，造成法蘭與墊片接觸表面及其墊片內(nèi)部較大的壓緊應(yīng)力，從而一方面使墊片表面與法蘭表面緊密貼合、填滿法蘭表面的微間隙，另一方面減小墊片材料的孔隙率。墊片與法蘭密封面由于墊片壓緊應(yīng)力不足、法蘭密封面粗糙、管道的熱變形、機(jī)械變形以及振動等都會造成墊片與法蘭密封面之間的貼合不嚴(yán)而發(fā)生界面泄漏。此外，螺栓法蘭連接在操作工況下由于溫度、壓力的作用，螺栓變形伸長，墊片蠕變松弛、回彈能力下降，墊片材料的老化、變質(zhì)等亦會造成墊片與法蘭密封面之間的界面泄漏。如果選用的墊片材料組織疏松，致密性差，材料間存在微小間隙，在壓力的作用下很容易被介質(zhì)滲透。

墊片密封泄露處理中，需根據(jù)密封泄漏的原因采取相應(yīng)的措施，如果只是輕微泄露，只需緊固墊片法蘭面連接處的螺栓，使其墊片與法蘭面之間更好的貼合；如果墊片失效，需更換墊片，墊片的選用需根據(jù)法蘭面的密封型式、尺寸規(guī)格、密封等級及相應(yīng)的要求需用合適的墊片，通常選用的墊片主要為金屬纏繞墊、金屬石墨墊、四氟乙烯墊，在工藝管道及高溫介質(zhì)管道中禁用石棉墊片。墊片密封時需使兩法蘭面正對，墊片處于法蘭面間正中位置，緊固過程中對角、均勻用力。

由于工藝管道中物料大多為有毒有害、易燃易爆、腐蝕性危險化學(xué)品，在墊片密封泄漏處理中安全性顯得尤為重要，墊片密封泄漏處理中需正確穿戴防毒面具，防止泄漏造成的人身傷害。更換墊片需對墊片密封處泄壓置換，置換合格方可更換，針對更換墊片中可能出現(xiàn)物料的泄漏、噴濺、著火現(xiàn)象，及時做好相應(yīng)的防護(hù)措施。更換墊片注意安全的同時，需保證密封面的潔凈度，更換墊片時清潔密封面及墊子，防止墊片及密封面處污染物的帶入對生產(chǎn)產(chǎn)生污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2 填料密封

填料密封在多晶硅生產(chǎn)中主要用于機(jī)器和設(shè)備運(yùn)動部分等動密封，它能適應(yīng)各種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、往復(fù)運(yùn)動、螺旋運(yùn)動及靜止元件的密封，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。填料密封中存在的問題主要有：一、徑向壓力分布不均，摩擦磨損嚴(yán)重；二、應(yīng)力松弛現(xiàn)象嚴(yán)重，密封工作的穩(wěn)定性差；四、不定型硅進(jìn)入，磨損填料；五、振動影響。改進(jìn)措施主要有：改進(jìn)徑向壓緊力密封結(jié)構(gòu)；采用組合填料；優(yōu)化還原爐控制參數(shù)，避免不定性硅產(chǎn)生。

填料密封泄露后需更換填料密封，首先對設(shè)備停機(jī)、泄壓，松開填料壓蓋，用專用工具清理舊填料，裝入新密封填料，緊固填料壓蓋。填料的組合與安裝對密封的效果和使用壽命影響很大，在填料的組合和安裝過程中，需考慮：填料的組合方式、切割填料的尺寸、填料的裝填方式、壓蓋螺栓預(yù)緊力。

在選擇填料時密封材料需具備一定的條件：一定的塑性，在壓緊力作用下能產(chǎn)生一定的徑向力并與緊密軸接觸；有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不污染介質(zhì)，填料不被介質(zhì)泡脹，填料中的浸漬劑不被介質(zhì)溶解，填料本身不腐蝕密封面；填料自潤滑性能良好，耐磨，摩擦系數(shù)??；軸存在少量偏移時，填料有足夠的浮動彈性；制造簡單、填裝方便。

3 機(jī)械密封

機(jī)械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相對運(yùn)動的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持接合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。機(jī)械密封性能可靠，泄露量小，使用壽命長，功耗低。毋須經(jīng)常維修，且能適應(yīng)于生產(chǎn)過程自動化和高溫，低溫，高壓，真空，高速以及各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的密封要求。

4 密封泄漏主要檢漏方法

在實(shí)際應(yīng)用中，常用密封檢漏方法主要為：氣泡檢漏法、壓力變化檢漏法。氣泡檢漏法主要是將設(shè)備或管道沖入氮?dú)饣驓錃饧訅褐烈欢▔毫?，在填料函、法蘭連接處等密封點(diǎn)噴發(fā)泡劑（如洗潔精），檢查有無氣泡。壓力變化檢漏法主要是將設(shè)備或管道沖入氮?dú)饣驓錃饧訅褐烈欢▔毫?，通過檢查被檢件的內(nèi)部壓力在一定溫度、時間內(nèi)的壓力變化，判斷被檢件密封情況。

5 結(jié)語

由于多晶硅生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)物料的特殊性，特別是高溫、高壓下的氯硅烷、氫氣，采用的密封技術(shù)往往不是單一的，而是多種密封技術(shù)的組合，如填料密封和機(jī)械密封的組合，處理密封泄漏過程中需考慮安全性。本文介紹了多晶硅生產(chǎn)中常用的三種密封技術(shù)、密封泄漏的處理方法及注意事項(xiàng)，為控制泄漏提供一定的參考價值。

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[3]李磊，機(jī)械密封技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，

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