可燃及有毒有害气体检测系统在多晶硅生产中的应用.pdf

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1、第6期康普辉等．可燃及有毒有害气体检测系统在多晶硅生产中的应用725可燃及有毒有害气体检测系统在多晶硅生产中的应用康普辉姜福泉(昆明冶研新材料股份有限公司，云南曲靖655011)摘要为保证工业化生产多晶硅工艺的安全、连续与可靠性，设计可燃H：、有毒有害气体HCI和cl：检测系统，及时检测出管道的泄漏点，并与暖通空调系统联动排出厂房内的可燃和毒害气体。关键词气体检测系统多晶硅生产改良西门子法直接数字控制中图分类号TH83文献标识码B文章编号1000—3932(2013)06-0725-038。霄肾毯禚：圃删l呼扫臣些毕_罔H2I星1‘驷if困H氯2,甜HCIH，CI，一⋯一图1改良西门子法

2、多晶硅生产工艺流程2可燃及有毒有害气体从改良西门子法多晶硅生产工艺流程可知，生产工艺介质主要为H：、HCl、C12、SiHCl3、SiCl。和氯硅烷。H：易与空气形成爆炸性混合物，其爆炸极限为4．1％～74．1％，在室内使用和存储时，泄漏气体上升滞留屋顶不易排出，遇火星会引起爆炸；HCl和Cl：对眼睛和呼吸道粘膜有强烈的刺激性，吸人高浓度时会出现肺水肿、昏迷、休克甚至死亡；SiHCl，会致使人体灼伤，其燃烧时发生化学反应SiHCl，+02_÷Si02+HCl+c12，遇潮气时发烟，遇水则发生激烈的化学反应2SiHCl，+3H20一(HSiO)20+6HCl；SiCl4对眼睛和上呼吸道有强

3、烈刺激作用，遇水或湿空气时生成有毒的HCl；该工艺中氯硅烷的主要成分为SiHCl，和SiCl。，其物化性质和对人员的危害不再赘述。因此，必须对这3种气体进行有效监测，确保工艺管线和厂房中不出现泄漏点，以保证生产稳定连续和人员安全。3可燃及有毒有害气体检测系统3．1可燃及有毒有害气体检测仪对于可燃气体H：，选择线性度好、输出电压只与可燃气体的浓度成正比，温度或湿度的变化对其工作状态影响很小的催化燃烧型传感器，传感器内设涂有活性催化剂的铂加热丝，一旦H：泄漏，与空气中的氧混合后进入传感器室，在催化剂表面与可燃气体发生微催化燃烧反应，铂加热丝的电阻因催化反应引起的温度变化而变化，再通过惠斯通电

4、桥输出一定的电压，从而检测出可燃气体的浓度。然后通过电路元件转换为标准的收稿日期：2012-11-29726化工自动化及仪表第40卷4～20mA电信号，并在选配的液晶面板上指示当前以爆炸下限LEL为基准的某一数值。可燃气体检测仪端子的接线原理如图2所示。图2可然气体检测仪接线原理W、C、K——传感器的检测元件、公共端、参考元件有毒有害气体检测仪端子接线原理如图3所示。检测有毒有害气体cl：和HCl的传感器选为电化学传感器，探头内有特定的电解液以及工作电极和参比电极。待有毒有害气体透过滤网薄膜4—20mA，24V(DC)口口电路板I参比电极¨公共端l

5、工作电极f莓两图3有毒有害气体检测仪接

6、线原理过滤掉灰尘和重金属杂质后，在两个电极之间加上一定的电压，使有毒有害气体与电解液进行氧化还原电化学反应，输出一定的电压，经标准电路转换为4～20mA电信号，并在液晶面板指示当前气体浓度。3．2可燃及有毒有害气体检测系统的设计多晶硅生产过程中，可燃及有毒有害气体检测系统由可燃及有毒有害气体检测仪、安全栅、MAI模拟量输入卡件、MDA数据采集模块、MCP中央处理器、CAN／MODBUSRTU网关、声光报警控制器、HMI上位机和通用输出模块MGO组成。当现场检测仪测量到有毒有害气体，并将其浓度转换成模拟量标准电信号后，经安全栅将4～20mA信号传输到可处理多个探测器模拟量信号的MAI，经M

7、DA将接收到的模拟量转换为一定精度和分辨率的数字量信号，通过此A／D转换处理后以CANBUS总线实现现场检测仪与控制器MCP模块之间的串行、数字式和多点通信，由MCP模块承担控制和运算处理，完成系统的控制、监测和远程参数化。信号经MCP进行数据分析后便可通过CAN／MODBUSRTU经上位机HMI软件监视现场检测仪发出的报警模拟量信息和报警点的具体位置，同时系统的历史数据库记录所有现场仪表的历史趋势数据，以供操作人员读取现场检测仪的实时和历史数据，实现跟踪现场险情的功能。可燃及有毒有害气体检测系统结构如图4所示。‘系统机柜CAN／MODBUSRTUM)美、．I[艇一CANBUSCANl叫

8、一一I＼I伽ICAN／MODBUSRTUI网关J，图4可燃及有毒有害气体检测系统结构示意图MAI——模拟量输入卡件；MDA——数据采集模块；MGO——通用输出模块；DDc——直接数字控制器气体检测系统通过CAN／MODBUSRTU与DCS通信，在DCS系统画面中显示现场检测仪发出的报警信息；同时设置报警点，系统自带的声光报警器发出声光报警信号，亦可将报警开关量信号通过MGO引入厂房暖通空调系统中的数字控制器模块。4可燃及有毒有害气体