硅材料作為光伏產(chǎn)業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)材料,在某種意義上來(lái)說(shuō),硅材料是新能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略資源。還原爐作為多晶硅生產(chǎn)的主要設(shè)備,其生產(chǎn)過(guò)程中的還原工序能耗占到了70%。在綠色制造、低碳制造的背景下,如何減少還原爐的能耗越來(lái)越成為關(guān)注的重點(diǎn),而還原工序是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程。因此有必要探究能耗和影響因素之間的關(guān)系,建立能耗預(yù)測(cè)模型,保障供需平衡、減少資源浪費(fèi),為企業(yè)的決策提供支持。本文以多晶硅生產(chǎn)中還原工序?yàn)閷?duì)象,分析了能耗影響因素和能耗數(shù)據(jù),并針對(duì)還原工序能耗影響因素復(fù)雜、非線性、傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法準(zhǔn)確度低等問(wèn)題,在能耗數(shù)據(jù)聚類、剔除異常數(shù)據(jù)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了基于改進(jìn)LSTM長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能耗預(yù)測(cè)模型。其次開(kāi)發(fā)了基于微服務(wù)的能耗預(yù)測(cè)模塊,并將預(yù)測(cè)模塊集成到能源管理系統(tǒng)。本文主要內(nèi)容如下:（1）針對(duì)還原爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜,還原過(guò)程能耗高等問(wèn)題,本文分析了還原爐的結(jié)構(gòu)、工作原理和耗能特性,揭示了還原爐能耗的影響因素和周期性特點(diǎn),形成了多晶硅還原工序能耗影響因素特征集。（2）還原工序能耗數(shù)據(jù)分析。由于實(shí)際生產(chǎn)情況復(fù)雜,設(shè)備故障、采集程序傳輸?shù)牟▌?dòng)等情況會(huì)造成還原工序能耗數(shù)據(jù)存在冗余、異常值,采用合理的... 

【文章來(lái)源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

改良西門子法生產(chǎn)工藝Fig.2-1Improvedsiemensprocess上圖2-1為改良西門子法的工藝流程，其工藝流程主要有4個(gè)步驟：TCS合

西門子反應(yīng)器（CVD 還原爐）是西門子還原法核心的生產(chǎn)設(shè)備，如圖 2-2 所示氣和 TCS 精餾后，在還原爐發(fā)生化學(xué)沉積，這是改進(jìn)的西門子法的主要過(guò)程過(guò)程在鐘罩式的爐中進(jìn)行。主要步驟如下：首先通過(guò)電將硅棒加熱到 1100°C 左右，然后經(jīng)過(guò)加熱的 T氣的混合物通入反應(yīng)容器，最后在反應(yīng)器中生化學(xué)反應(yīng)并在硅棒表面沉積成個(gè)過(guò)程中，生成的硅沉積在 U 形的硅棒上，從而使得硅棒的直徑越來(lái)越大，即是多晶硅的沉積。還原爐內(nèi)三氯化硅和氫氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下，其中 2要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：3 2SiHCl + H → Si + 3HCl(23 2 44S iHCl → Si + 2H + 3SiCl(2基于改良西門子法生產(chǎn)的還原爐，其結(jié)構(gòu)主要是立式鐘罩型的。由爐底盤、夾套冷卻水的雙層爐體和觀測(cè)孔等組成，其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

通過(guò)對(duì)還原爐還原工序的分析和調(diào)研，還原爐消耗的能源主要是電能，還的能耗主要由三部分組成，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能耗、對(duì)流換熱浪費(fèi)的能耗、熱輻費(fèi)的能耗[35]。在 TCS 還原過(guò)程中，簡(jiǎn)述能耗過(guò)程如下：首先將電機(jī)通入交流電，將硅棒到 1100°C，然后通入 TCS 和氫氣的混合氣體，使其在還原爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)整個(gè)工序的持續(xù)過(guò)程中，進(jìn)料量是發(fā)生變換的，需要增加 TCS 和氫氣的混合量加多晶硅的沉積率，該反應(yīng)是動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的。在還原工序過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)反應(yīng)的能量，同時(shí)硅棒會(huì)通過(guò)熱輻射量傳遞給還原爐壁面，壁面在吸收了熱量之后，一部分反射到還原爐內(nèi)（能耗循環(huán)利用的環(huán)節(jié)），另一部分通過(guò)冷卻水將熱量帶走，直到硅棒上的多晶硅結(jié)16cm 左右。還原爐還原工序的整個(gè)過(guò)程都是由電能驅(qū)動(dòng)的，工序能耗曲線如下3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3424924