多晶硅的生產(chǎn)帶動(dòng)石墨熱場需求量的提升

• 張星 2024年1月25日 來源：中研網(wǎng) 219 6
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石墨熱場在高溫處理和加工過程中具有重要的作用和優(yōu)勢。其優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和均勻的熱分布能夠滿足各種工藝的需求，同時(shí)在材料加工、能源、環(huán)保、化學(xué)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

石墨熱場（石墨加熱器）是一種在高溫環(huán)境下提供均勻熱分布的設(shè)備，它在許多工業(yè)領(lǐng)域中都具有重要應(yīng)用。通過控制石墨熱場的溫度和均勻性，能夠?qū)崿F(xiàn)對材料的高溫處理和加工，進(jìn)而滿足各種不同的需求。石墨熱場是一種以石墨為基礎(chǔ)的高溫加熱設(shè)備，其工作原理主要是通過石墨的導(dǎo)熱性能來實(shí)現(xiàn)。石墨是一種優(yōu)良的導(dǎo)熱材料，具有高導(dǎo)熱系數(shù)和良好的熱穩(wěn)定性。通過石墨制成的加熱器可以迅速將熱量傳遞到處理區(qū)域，并實(shí)現(xiàn)良好的熱分布，從而滿足各種高溫處理工藝的需求。

石墨熱場可以根據(jù)其加熱方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為多種類型，如石墨爐、石墨坩堝、石墨輻射加熱器等。不同類型的石墨熱場具有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。例如，石墨爐具有較高的加熱速度和熱效率，適用于大規(guī)模生產(chǎn);石墨坩堝則適用于對溫度和氣氛要求較高的實(shí)驗(yàn);石墨輻射加熱器則具有加熱均勻、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，適用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

石墨熱場在許多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，如材料加工、能源、環(huán)保、化學(xué)等領(lǐng)域。具體應(yīng)用包括：

材料加工：石墨熱場可用于高溫?zé)Y(jié)、熔煉、熱處理等工藝，以制備高性能的材料和零部件。

能源領(lǐng)域：石墨熱場可用于太陽能電池、燃料電池等新能源設(shè)備的制造過程中，以實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換。

環(huán)保領(lǐng)域：石墨熱場可用于工業(yè)廢氣、廢液的處理和回收，以及垃圾焚燒等環(huán)保工程中。

化學(xué)領(lǐng)域：石墨熱場可用于化學(xué)反應(yīng)過程中的加熱和催化，以及實(shí)驗(yàn)室的科研工作。

常見的石墨熱場是18寸，22寸和24寸。一種流行的設(shè)計(jì)方案是采用石墨材料制作熱場隔熱部件。標(biāo)準(zhǔn)的石墨保溫材料由板狀或者多層毯狀石墨化碳纖維材料組成，在靠近熱場中心的內(nèi)表面往往需要加覆一層石墨紙或碳碳復(fù)合材料薄板用來提高熱反射率和防止高壓氣流的沖刷。由于石墨材料本身所具有的多孔性和可滲透性，各層隔熱材料之間不需要預(yù)留額外的空間。石墨材料具有優(yōu)良的隔熱性能，成本通常較金屬屏低，而且非常易于使用。就制造成本，耐用性和可維護(hù)性而言，石墨隔熱軟氈較石墨隔熱硬氈具有的優(yōu)勢。通過生產(chǎn)實(shí)踐，金屬隔熱屏往往不適于環(huán)境惡劣的真空釬焊工藝。

熱場一般包括(石墨材料)壓環(huán)、保溫蓋、上中下保溫罩、石墨坩堝(三瓣堝)、坩堝托桿、坩堝托盤、電極、加熱器、導(dǎo)流筒、石墨螺栓，且為了防止漏硅，爐底、金屬電極、托桿都設(shè)置了保護(hù)板、保護(hù)套。

石墨熱場是多晶硅鑄錠爐的心臟，其內(nèi)裝石墨加熱器、隔熱層、坩堝和硅料等。多晶硅工藝生產(chǎn)過程中多晶硅鑄錠爐加熱室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得至關(guān)重要。石墨的來源廣泛，可加工成各種形狀，且具有熱慣性小，可以快速加熱，耐高溫，耐熱沖擊性好，輻射面積大，加熱效率高，基本性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，成為了現(xiàn)在石墨熱場的主要原料。

2022年，在光伏行業(yè)高景氣發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，多晶硅生產(chǎn)企業(yè)不斷擴(kuò)大產(chǎn)能，產(chǎn)品產(chǎn)量也進(jìn)一步提高。2022年我國累計(jì)生產(chǎn)多晶硅81.1萬噸，同比增長60.59%，多晶硅的生產(chǎn)帶動(dòng)石墨熱場需求量的提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年國內(nèi)石墨熱場行業(yè)市場規(guī)模約為14.55億元，較2021年增長了20.85%。

圖表：2020-2022年中國石墨熱場行業(yè)市場規(guī)模情況

隨著石墨材料被廣泛應(yīng)用，人們對它的性能要求也越來越高，因此我們生產(chǎn)的石墨加熱器也是根據(jù)用戶的需求而設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

一般有兩種：一種是普通管狀加熱器(如加熱管、管式電熱管等);另一類為可旋轉(zhuǎn)、可調(diào)整或可自動(dòng)調(diào)溫的石墨加熱器(如：電磁感應(yīng)加熱器、電子脈沖管)。

普通管狀加熱器(如炭化管或電熱絲加熱)使用最多，因?yàn)槠浒l(fā)熱快，工作穩(wěn)定，但成本較高;而旋轉(zhuǎn)管狀加熱器(如電阻絲/電磁管加熱)，使用方便，但其功率較大且不夠穩(wěn)定，發(fā)熱慢。

1、加熱速度快

石墨加熱器功率密度大，熱流密度高;

在相同的工藝條件下，加熱管的平均尺寸比炭化管大很多。

一般炭化管加熱器的熱交換時(shí)間為6~8 min，而石墨加熱器加熱器的熱交換時(shí)間可達(dá)10~15 min;

可以使升溫速度加快5倍左右;

2、使用壽命長

石墨加熱器工作時(shí)，由于其良好的導(dǎo)熱性、耐高溫性及較大的熱膨脹系數(shù)，使加熱器運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長;

石墨加熱器是采用優(yōu)質(zhì)天然石墨作為原料，經(jīng)過高科技加工而成的一種高性能的加熱器

石墨加熱器殼體選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或不銹鋼制造，結(jié)構(gòu)合理，外形美觀;

石墨加熱器使用壽命長(約是炭化管或電熱絲加熱器長壽命)、節(jié)能(約占整個(gè)窯功率1/3)。

耐高溫，其使用溫度可達(dá)1200℃以上。

采用了進(jìn)口的耐高溫材料，從而使它能長期使用在1600-1800℃甚至更高的溫度下。

3、安全性高

在工業(yè)高溫爐中，使用安全至關(guān)重要，它是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分之一。

石墨加熱器采用了新型的安全保護(hù)裝置及可靠保護(hù)系統(tǒng)。

對爐內(nèi)的工作情況、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)及電源的電壓進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警或自動(dòng)切斷電源。

具有過載保護(hù)和溫度保護(hù)器，防止超溫而引起加熱器損壞或者影響加熱器的使用壽命;

石墨加熱器采用優(yōu)質(zhì)石墨作為導(dǎo)熱介質(zhì)加熱，具有耐高溫、耐磨損、使用壽命長等特點(diǎn);

4、環(huán)保節(jié)能

石墨加熱器是一種低能耗的加熱設(shè)備，無任何污染，沒有噪音

石墨加熱器在使用中不會(huì)產(chǎn)生有害氣體及煙塵，其煙塵是由金屬氧化物和雜質(zhì)構(gòu)成;

由于石墨的導(dǎo)熱性能好，加熱時(shí)不需要任何保溫措施;

石墨加熱器熱工性能好，熱效率高(95%以上)，使用壽命長;

石墨加熱器不會(huì)對環(huán)境造成污染。

《2023-2028年中國石墨行業(yè)供需分析及發(fā)展前景研究報(bào)告》由中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫，本報(bào)告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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