某新能源材料破碎筛选车间硅棒运输方案设计

王 玲 刘郭平

（重庆公共运输职业学院轨道交通学院，重庆 402247）

随着太阳能光伏产业的迅猛发展和需求的不断增加，作为光伏产业关键材料的多晶硅至今却未被大规模普及，其主要原因在于多晶硅的制造成本过高、生产率较低。目前，多晶硅生产的关键技术掌握在美、日、德等国手中，并对我国实行技术封锁和市场垄断。近年来，国内也有多个企业投入巨资进行多晶硅的研发和生产。但是由于硅棒破碎工序需要采用专用设备来进行破碎和筛选，并且破碎设备投料口位置一般比较高，因此需要配置专用的运输及举升（提升）设备将料车升到投料平台高度。

1 运输方案设计的原则

在运输方案的设计上面，应选择技术先进、工艺成熟、投资低、运行费用低、管理方便、运行灵活的工装及设备；物料运输的设备后期还应满足只能画生产升级的要求，预留一定的空间，所以在设计过程中需要全面规划、考虑长远发展。我们在设备的设计和选型上一方面符合国家环保治污、节能降耗、循环经济的政策的要求，另外一方面要应尽量安全可靠，保证作业人员的安全和生产的连续性。运输主要用到的设备如表1 所示。

表1 破碎筛选车间物料运输设备一览表

根据上述选型及设计原则，我们对硅棒的运输设备准备了两套方案。

2 方案概述

2.1 方案一概述

本方案采用牵引车将来料小车拖到货淋室门口，然后牵引车退到来料小车尾部，将来料小车顶进货淋室（需要有人掌控小车的方向）。货淋完毕后，由车间内专用牵引车将来料小车拖到工作台位一或二，然后由举升机二将来料小车举升到投料平台上，并插上销子，确保来料小车不坠落。运输工艺流程如图1所示，方案一运输方案示意图如图2 所示。

图1 方案一运输方案流程图

图2 运输流程示意图

2.1.1 主要设备及参数

2.1.1.1 龙门提升机

龙门提升机的主要任务是将来料小车提升并可横向自由移动，从而方便的将来料小车转运到轨道小车或料车输送线上。该龙门提升机主要由立柱、固定横梁、可移动横梁和提升机构等组成。主要技术参数如下：

提升重量：5T；

提升高度：1750mm；

电机功率：2.5KW；

电源要求：380V；

自重：1300Kg；

提升时间：＜55S；

外形尺寸（长宽高）：4800× 2800× 4500mm。

主体颜色可以根据客户需要进行喷涂。

在硅棒运输设备在设计过程应注意的事项：

由于楼板较薄，举升机的底座应加大处理，以增加受力面积。

2.1.1.2 室内牵引车

该牵引车和公司的牵引车一样，为了保证洁净，该车仅在破碎筛选室内运行。

2.1.2 工艺流程

来料小车将物料运送至货淋室门口→在货淋室进行吹扫→用牵引车将硅棒运输至工作台位→来料小车被提升至投料平台→往破碎筛选机内投料→来料小车落下并返回。

2.1.3 方案一（龙门提升+牵引小车）设备布置图如图3 所示。

图3 方案一设备布置图

2.2 方案二概述

本方案采用牵引车将来料小车拖到龙门提升机的下方，并调整好位置，将来料小车提升到一定的高度，横向移动，并落在轨道小车上。轨道小车自动运行到货淋室进行吹扫，吹扫后运行到工作台位一或二，然后由龙门提升机来料小车提升并平移到料车输送线上。料车输送线可带动来料小车沿轨道纵向方向自由移动，使取料点离投料口最近。

2.2.1 主要设备及参数

2.2.1.1 龙门提升机

龙门提升机是用来提升重物，并使重物能够在横向方向上自由移动，从而实现来料小车在轨道和运输线上的移动。该龙门提升机要求提升重量不小于5T，提升高度为1750mm，电机功率为2.5KW，电源采用三相交流电380V，龙门提升机的自重为1300kg，提升时间不超过5s。硅棒运输设备在设计过程中应增大举升机的底座受力面积，避免楼板受力过大。

2.2.1.2 轨道运输车

轨道运输车的主要作用是将来料小车及物料运送到需要的位置。主要由车架、蓄电池、传动装置、主从动轮对、缓冲装置和电气设备等组成。轨道运输小车由蓄电池提供电源，电源通过电气控制系统，给牵引电机提供电力，控制小车的启动、停止、前进、后退、调速等。该小车具有声光报警及防撞功能，能实现定点停车（误差为± 5mm）。其主要技术参数如下：

额定载重量：4T；

台面尺寸：3500× 1200× 450；

轮距：2500；

车轮数量：4；

运行速度：0-25m/min；

电机功率：1.2KW；

续航里程：5KM；

自重：2.5T；

主体颜色根据需要喷涂。

2.2.1.3 专用轨道

图4 轨道运输车

图5 料车输送线示意图

专用轨道的作用是承重和导向，方便轨道运输小车在轨道上运行。为了保证来料小车在轨道运输小车上的情况下从龙门举升机二下面顺利通过，需严格控制轨道的高度尺寸。因此，该轨道为特制的非标准轨道，高度为35mm，轨道线总长度为30m。轨道的侧面涂刷油漆。

2.2.1.4 轨道基础

由于楼板比较薄，为满足承重，需要在轨道下面加一层15mm 厚的钢板。钢板涂刷油漆。

2.2.1.5 料车输送线

料车输送线的主要任务是带动来料小车沿轨道纵向方向自由移动，使取料点离投料口最近。

2.2.2 工艺流程

来料小车提升至轨道运输小车→货淋室吹扫→轨道上运输至工作台位→来料小车提升至输送带→往破碎筛选机内投料→来料小车落下并返回。

2.2.3 方案二设备布置图。

见图6。

图6 方案二 设备布置图

3 方案比较及结论

根据对建设单位的实地调查和详细分析论证，对龙门提升机与龙门举升机以及上述的两种方案的分别列表比较如表2、3 所示。

表2 龙门提升机与龙门举升机比较

通过对龙门提升机与龙门举升机以及上述的两种方案的详细分析，龙门提升机具有安全性高，操作方便，楼板承重比较分散，可以横向移动，可升级空间大等优点。方案二自动化程度高、操作简单、工人需求数量少，虽然前期投入成本稍微高一点，但综合生产成本低，劳动效率高，最终能降低产品的总成本，故推荐方案二作为本改造项目的实施方案。若考虑改造周期及一次性投入成本及改造周期等因素，可先按方案一实施，预留进一步升级的接口和空间位置，或者按方案一+料车制动输送的组合方式实施。

表3 方案一和方案二比较表