王蘇俊

（新疆協(xié)鑫新能源材料科技有限公司，新疆昌吉 831800）

對于多晶硅的生產(chǎn)和制造來說，一般都采取西門子的改良生產(chǎn)技術(shù)，但是西門子改良技術(shù)會在生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生一系列的廢氣以及有害氣體，會產(chǎn)生出一系列的液體，不僅有害還會對周圍的環(huán)境造成一定程度上的污染。對于廢水的處理凈化來說，其主要的成分就是氯硅烷以及硅粉，但是相對來說，氯硅烷可以在一定條件下受到水的一系列影響進(jìn)而迅速水解，但是在實(shí)際的處理環(huán)境下來說，可采取較低濃度的氫氧化鈉液體以及具備著氯硅烷的液體對產(chǎn)生的氣體進(jìn)行一系列的噴灑。在鹽酸、氯硅烷、水的一系列反應(yīng)中，會得到多晶硅的廢水，然而廢水的生產(chǎn)以及廢水的處理裝置都會形成一系列的硅膠以及含氯的無用液體，硅膠可以采取固液分離的方式將其進(jìn)行有效的分離，再放入到固廢堆積中進(jìn)行集中的處理。對于硅膠的分離來說，其所剩下的含氯廢水，可以通過應(yīng)用儀器的方式來對其進(jìn)行針對性的處理，對于一些高濃度的含鹽廢水可以應(yīng)用廢水蒸發(fā)器將其濃縮成結(jié)晶，再將結(jié)晶進(jìn)行分離，進(jìn)而留下的液體再二次利用，為企業(yè)節(jié)約成本。

1 蒸發(fā)器的工作原理以及含鹽廢水蒸發(fā)特點(diǎn)

1.1 蒸發(fā)器工作原理

由于含鹽廢水不能揮發(fā)，因此在對含鹽廢水的處理中需要采取科學(xué)有效的辦法來對其進(jìn)行針對性的處理。而蒸發(fā)器作為處理含鹽廢水最高效的儀器，其工作原理的研究可以有效地對其進(jìn)行改進(jìn)和完善。含鹽廢水通常為飽和液體，采取蒸發(fā)器的方式對其進(jìn)行處理，會使得其中的水分得到蒸發(fā)，并且廢水的濃度升高，當(dāng)其濃度達(dá)到一定溫度下的最高值時(shí)，溶液中的物質(zhì)就會再被處理。

蒸發(fā)器在處理含鹽廢水的過程中，因?yàn)闇囟鹊挠绊懚蛊浜}廢水中水會源源不斷被蒸發(fā)掉，因此會出現(xiàn)較多的水蒸氣，然而由于水蒸氣的數(shù)量較多，因此就需要對其進(jìn)行引導(dǎo)。水蒸氣會和溶液產(chǎn)生一系列的反應(yīng)，導(dǎo)致溶液本身的不飽和液體逐漸轉(zhuǎn)化成飽和液體，而氯化鈉無法結(jié)晶，使得對含鹽廢水的處理工作結(jié)束。將產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)行有效的引導(dǎo)，進(jìn)而采取措施將水蒸氣冷凝，實(shí)現(xiàn)對于含鹽廢水的高效處理。

1.2 含鹽廢水蒸發(fā)特點(diǎn)

1.2.1 熱量的傳遞

對于廢液的蒸發(fā)處理來說，其實(shí)就是一個(gè)傳熱的過程，傳熱作為液體蒸發(fā)的主要特點(diǎn)，是最科學(xué)最高效的液體處理方式，溶液的表面主要是分界面，而表面以上的溶液會變成液化的方式，決定著其狀態(tài)。在溶液被加熱蒸發(fā)的過程中，溫度會一直升高，達(dá)到臨界點(diǎn)即沸點(diǎn)的情況下，就會出現(xiàn)汽化的現(xiàn)象，在空氣中遇到冷的情況下會變?yōu)樗魵猓悬c(diǎn)的臨界點(diǎn)會傳熱壁面的兩個(gè)地方都會發(fā)生一系列的變化，該流程可以統(tǒng)稱為液體加熱受熱，而后出現(xiàn)沸騰的現(xiàn)象，再加熱使得液體達(dá)到沸點(diǎn)進(jìn)而出現(xiàn)汽化的現(xiàn)象，而水蒸氣遇到冷則會冷凝液化，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)含鹽廢水的處理。蒸發(fā)器制冷工藝流程如圖1所示。

圖1 蒸發(fā)器制冷工藝流程圖

1.2.2 沸點(diǎn)變化的分析

水是一種不含任何物質(zhì)的液體。在標(biāo)準(zhǔn)氣壓的情況下，水的沸點(diǎn)大約在100℃，而當(dāng)水中溶解掉一系列的物質(zhì)時(shí)，則會出現(xiàn)沸點(diǎn)改變的情況。含鹽廢水主要的成分為氯化鈉，而在標(biāo)準(zhǔn)的氣壓時(shí)，含鹽廢水的沸點(diǎn)也會隨之上升，含鹽廢水的濃度越高，則會使得該液體中的水的含量也越少，在濃度不斷增加的過程中，其沸點(diǎn)和水的差距也就越來越大。

1.2.3 溶液性質(zhì)的增強(qiáng)研究

溶液在加熱蒸發(fā)的過程中，溶液整體所含水的成分也就越來越小，溶液的濃度也就越來越高，因?yàn)樗挠绊懼饾u減少，因此使得溶液的酸堿性也會受到一系列的影響開始變強(qiáng)。例如，對于某溶液來說，其物理性質(zhì)并不明顯，但是因?yàn)檎舭l(fā)的原因?qū)е铝似渌某煞衷絹碓缴伲芤旱臐舛仍絹碓礁?，就會使得溶液的物理性質(zhì)得到增加，即出現(xiàn)溶液的腐蝕性高的情況。因此，處理含鹽廢水的過程中，因?yàn)槠浯嬖谥T多有害氣體以及有害液體，因此需要格外注意和防范，保障工作人員的人身健康安全，保護(hù)環(huán)境不會污染。

2 多晶硅生產(chǎn)過程中含鹽廢水處理裝置

因?yàn)樵诙嗑Ч杵髽I(yè)中，含鹽廢水存在著大量的惡劣影響因素，因此對其處理防范十分關(guān)鍵。而不同類型的含鹽廢水因?yàn)樘攸c(diǎn)不同，因此需要針對性處理，使得處理含鹽廢水的裝置也很多，并且特點(diǎn)不同。

2.1 薄膜蒸發(fā)器及其工藝流程

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，推動了我國科技技術(shù)的進(jìn)步，使得處理含鹽廢水的裝置得到了加強(qiáng)和完善。薄膜蒸發(fā)器是可以在真空情況下對含鹽廢水進(jìn)行處理的現(xiàn)代化蒸發(fā)器。它主要由可加熱的圓筒組成，并且每一個(gè)圓筒都具備著可旋轉(zhuǎn)功能的刮膜器。溶液在圓筒內(nèi)會不斷加熱且濃縮，在加熱到一定程度后會將溶液輸送到裝置內(nèi)結(jié)晶。在結(jié)晶過程結(jié)束后再送入到壓濾機(jī)中進(jìn)行有效的固液分離，使得液體再次進(jìn)入到車間內(nèi)循環(huán)利用，為企業(yè)減少了經(jīng)濟(jì)損失。該裝置操作較為簡單，并且需要的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)較少，熱傳遞效率較多，液體在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間較短。因此在很多多晶硅企業(yè)中都得到了廣泛的使用，是當(dāng)前處理含鹽廢水最為主要的設(shè)備。

2.2 三效蒸發(fā)器及其工藝流程

三效蒸發(fā)器作為一效以及二效蒸發(fā)器有效結(jié)合現(xiàn)代化處理蒸發(fā)器，可以有效地將第一個(gè)蒸發(fā)器中工作所產(chǎn)生的一系列能量傳遞到下一個(gè)等級。該設(shè)備操作較難，需要控制設(shè)備的內(nèi)部大氣壓以及沸點(diǎn)，將蒸汽引導(dǎo)至下一個(gè)接入口。對于三效蒸發(fā)器來說，第一個(gè)蒸發(fā)器可以稱之為一效，以此類推，即為三效蒸發(fā)器。

2.3 四效蒸發(fā)器及其工藝流程

對于四效蒸發(fā)器來說，其物料主要由設(shè)備頂部的裝置進(jìn)行有效的材料分配，將材料分配到各蒸發(fā)管內(nèi)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對于材料的處理。需要處理的材料會因?yàn)槭艿街亓Φ挠绊懚刂舭l(fā)管內(nèi)的液膜從設(shè)備的上方逐漸流入到設(shè)備的下方。而在材料下降的過程中，與蒸發(fā)管外的加強(qiáng)裝置進(jìn)行接觸，進(jìn)而受到來自設(shè)備內(nèi)的加強(qiáng)，出現(xiàn)蒸汽發(fā)生熱交換的一種過程，出現(xiàn)薄膜蒸發(fā)的現(xiàn)象。在發(fā)生的二次蒸汽的過程中，因?yàn)槠淞飨蛞恢?，因此對材料液體沿著設(shè)備內(nèi)部的分布起到了一定程度上的促進(jìn)作用，提高了設(shè)備內(nèi)部的加熱程度，使得設(shè)備內(nèi)的加強(qiáng)效率逐漸增高。

3 對于各種類型蒸發(fā)器的能耗以及經(jīng)濟(jì)效益分析

我國有很多的多晶硅企業(yè)，而處理含鹽廢水是一直以來都困擾著諸多企業(yè)的主要問題。隨著時(shí)代的發(fā)展以及科技技術(shù)的進(jìn)步，對于各類蒸發(fā)器的加強(qiáng)和完善得到了重視。當(dāng)前，我國處理多晶硅含鹽廢水的主要設(shè)備有著以上所分析的三種，然而不同類型的企業(yè)所使用的設(shè)備也是不同的，綜合來看，在我國諸多的多晶硅企業(yè)中，用于處理含鹽廢水設(shè)備主要還是薄膜蒸發(fā)器。雖然這些含鹽廢水處理裝置都是采取加熱的方式來對含鹽廢水進(jìn)行處理，但是特點(diǎn)不同，因此針對各種蒸發(fā)器的處理裝置進(jìn)行能耗分析，選擇經(jīng)濟(jì)效益較高的設(shè)備有利于多晶硅企業(yè)的發(fā)展。

對于三種設(shè)備來說，保障環(huán)境一致，并且處理的廢液濃度一致的情況下時(shí)，處理同樣質(zhì)量的含鹽廢水所損失的能耗是不同的。從能耗消耗方面來看，采取四效蒸發(fā)器處理多晶硅所生產(chǎn)出來的含鹽廢水是比較節(jié)能的，其次則是三效蒸發(fā)器，因此可以看出，薄膜蒸發(fā)器所消耗的能耗最高，而對于需要控制經(jīng)濟(jì)成本的多晶硅企業(yè)來說，采取四效蒸發(fā)器可以降低處理含鹽廢水的成本，最大程度提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

對于三種設(shè)備來說，處理含鹽廢水的能耗不同，并且處理含鹽廢水的過程中所消耗的水量也不同。在采取處理含鹽廢水的過程中，同樣質(zhì)量的含鹽廢水在采取薄膜蒸發(fā)器的過程中所需要的水量為15m3，而采取三效蒸發(fā)器來對含鹽廢水進(jìn)行處理則會消耗14m3的水，采取四效蒸發(fā)器處理含鹽廢水所消耗的水資源為11m3，因此從這方面來看，四效蒸發(fā)器處理多晶硅生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的含鹽廢水的用水量最少。

4 結(jié)束語

對于多晶硅企業(yè)來說，因?yàn)樵谥圃於嗑Ч璧倪^程中會產(chǎn)生大量的含鹽廢水，并且含鹽廢水有著一定的污染性，會對周圍的環(huán)境造成不可逆的影響，并且對于工作人員來說也影響到了其安全以及身體健康，因此需要格外注意對于含鹽廢水的處理。多效蒸發(fā)提高了加熱蒸汽的利用率，使得經(jīng)濟(jì)效益越來越高，是推動企業(yè)發(fā)展的影響因素。而對于蒸發(fā)所消耗的水量而言，采取多效的蒸發(fā)器所消耗的水量較少，因此在實(shí)際情況下的工業(yè)生產(chǎn)中，為了節(jié)省水資源，采取多效蒸發(fā)的方式可以節(jié)省更多的水資源，帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而使得企業(yè)更好的發(fā)展。