CN102249241A - 多晶硅还原炉 - Google Patents
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Abstract
本发明多晶硅还原炉,主要由底盘、炉体、电极、混合气进气管、混合气出气管、炉体冷却水进水管、炉体冷却水出水管、底盘冷却水进水管、底盘冷却水出水管及硅棒组成。本发明因混合气进气管均设置在由电极组成的正多边形的中心,使得工艺气体能够均匀的扩散到位于多边形顶点的硅棒表面上。电极采用正多边形分布,各电极之间互相辐射的能量基本持平,硅棒之间互相吸收散失的能量,硅棒的温度更容易得到维持与控制。由于硅棒互相吸收热辐射,平均每根硅棒被炉体内表面吸收的热辐射大大减少,由于电极数量增加到36对,单台还原炉的产量也大幅度提升。每公斤多晶硅的电耗大大降低,多晶硅的综合生产成本和能耗也相应降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种多晶硅还原炉,尤其涉及一种新型36对棒的多晶硅还原炉,属太阳能光伏领域。
背景技术
目前,国内外生产多晶硅的主要工艺技术是“西门子改良法”:用提纯后的高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后,在一定的温度和压力下通入多晶硅还原炉内,在通电高温硅芯上进行沉积反应生成多晶硅,反应温度控制在1080摄氏度左右,最终生成棒状多晶硅产品。
目前采用“西门子改良法”生产多晶硅的主要设备为12对棒、18对棒、24对棒还原炉,由于还原炉内硅芯表面反应温度高达1080摄氏度左右,而设备材质耐受温度有限,故需要用夹套水对设备进行冷却,但是12对棒、18对棒、24对棒还原炉的设备直径较小,热能利用率还不是很高,生产多晶硅耗电量较大,生产成本较高。
发明内容
本发明提供的多晶硅还原炉,能够提高单台还原炉产量,通过改善电极排布方式提高对炉内能量的利用率,降低生产多晶硅的电耗。
本发明主要通过以下技术方案实现:多晶硅还原炉,包括炉体和底盘、混合气进气管、混合气出气管及硅棒,所述底盘上设有电极,所述电极以正多边形方式排列,所述电极上连接有所述硅棒。
作为本发明的一种优选方案,所述电极为36对(即72根)。
作为本发明的一种优选方案,所述电极为正三角形排列方式,或者正方形排列方式,或者正六边形排列方式。
作为本发明的一种优选方案,所述电极的正多边形均与相邻的正多边形共用一条边。
作为本发明的一种优选方案,当所述电极为正三角形排布时,所述混合气进气管之间按正六边形方式排布在所述的底盘上;当所述电极为正方形排布时,所述混合气进气管之间按正方形方式排布在所述的底盘上;当所述电极为正六边形排布时,所述混合气进气管之间按正三角形方式排布在所述的底盘上,且所述混合气进气管位于由所述电极组成的正多边形的中心。
作为本发明的一种优选方案,所述混合气出气管按同心圆方式均匀分布在所述底盘上。
作为本发明的一种优选方案,所述炉体为钟罩式双层炉体。
作为本发明的一种优选方案,所述钟罩式双层炉体的炉筒与夹套之间上焊接有螺旋形的导流板,所述导流板与所述夹套和所述炉筒形成螺旋形的流道。
作为本发明的一种优选方案,所述炉体罩在底盘之上,所述炉体上设置有炉体冷却水进水管和炉体冷却水出水管。
作为本发明的一种优选方案,所述炉体冷却水进水管和炉体冷却水出水管位于螺旋形流道的两端。
作为本发明的一种优选方案,所述底盘上设置底盘冷却水进水管和底盘冷却水出水管。
本发明多晶硅还原炉,因混合气进气管均设置在由电极组成的正多边形的中心,使得工艺气体能够均匀的扩散到位于多边形顶点的硅棒表面上。混合气进气管之间按正多边形方式排列,使得从各个方向上扩散到硅棒表面的气场很均匀。电极采用正多边形分布,各电极之间互相辐射的能量基本持平,硅棒之间互相吸收散失的能量,硅棒的温度更容易得到维持与控制。由于硅棒互相吸收热辐射,平均每根硅棒被炉体内表面吸收的热辐射大大减少,由于电极数量增加到36对,单台还原炉的产量也大幅度提升。每公斤多晶硅的电耗大大降低,多晶硅的综合生产成本和能耗也相应降低。
附图说明
图1是本发明多晶硅还原炉的结构示意图。
图2是本发明多晶硅还原炉的电极采用正三角形排布方式的示意图。
图3是本发明多晶硅还原炉的电极采用正方形排布方式的示意图。
图4是本发明多晶硅还原炉的电极采用正六边形排布方式的示意图。
附图标记: 1.底盘,2.炉体,3.电极,4.混合气进气管,5.混合气出气管,6.炉体冷却水进水管,7.炉体冷却水出水管,8.底盘冷却水进水管,9.底盘冷却水出水管,10.夹套,11.导流板,12.硅棒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明多晶硅还原炉做进一步详细介绍。
实施例1
如图1所示,本发明包括底盘1、炉体2、电极3、混合气进气管4、混合气出气管5、炉体冷却水进水管6、炉体冷却水出水管7、底盘冷却水进水管8、底盘冷却水出水管9、夹套10、导流板11、及硅棒12,电极3为三十六对(即72根),电极3上连接有用于导电并沉积多晶硅的硅棒12。
请结合图2,三十六对电极3以数个正三角形方式紧密排布在底盘1上,任意正三角形均与相邻的正三角形共用一条边。混合气进气管4之间按正六边形方式排布在底盘1上,且位于由电极3组成的正三角形的中心;混合气出气管5按同心圆方式均匀分布在底盘1上。
底盘1上还设置有底盘冷却水进水管8和底盘冷却水出水管9,以导入冷却水对底盘1表面进行冷却。炉体2罩在底盘1上,炉体2上的炉筒与夹套11之间焊接有螺旋形的导流板10,三者之间形成螺旋形的流道,炉体冷却水进水管6和炉体冷却水出水管7向流道中导入冷却水对炉体进行冷却。
实施例2
请结合图1、图3,三十六对电极3以数个正方形方式紧密排布在底盘1上,任意正方形均与相邻的正方形共用一条边。混合气进气管4之间按正方形方式排布在底盘1上,且位于由电极3组成的正方形的中心;混合气出气管5按同心圆方式均匀分布在底盘1上。
实施例3
请结合图1、图3,三十六对电极3以数个正六边形方式紧密排布在底盘1上,任意正六边形均与相邻的正六边形共用一条边。混合气进气管4之间按正三角形方式排布在底盘1上,且位于由电极3组成的正六边形的中心;混合气出气管5按同心圆方式均匀分布在底盘1上。
本发明的工作过程是:混合气体从混合气进气管4进入炉内,由于其位于电极3组成的正多边形的中心,混合气体均匀的扩散到位于多边形顶点的硅棒12表面上,混合气体在硅棒12表面反应生成多晶硅后,从混合气体出气管5离开炉体2。由于电极3与混合气进气管4的均匀正多边形排布使得炉内气场均匀,电极3数量增多至36对,以提升单炉产量以及硅棒10之间互相吸收热辐射,有效降低多晶硅的综合生产成本和能耗。
Claims (12)
1.多晶硅还原炉,包括炉体和底盘、混合气进气管、混合气出气管及硅棒,其特征在于,所述底盘上设有电极,所述电极以正多边形方式排列,所述电极上连接有所述硅棒。
2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述电极为36对。
3.根据权利要求1所述的36对棒多晶硅还原炉,其特征在于,所述电极为正三角形排列方式,或者正方形排列方式,或者正六边形排列方式。
4.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述电极的正多边形均与相邻的正多边形共用一条边。
5.根据权利要求3所述的多晶硅还原炉,其特征在于,当所述电极为正三角形排布时,所述混合气进气管之间按正六边形方式排布在所述的底盘上;当所述电极为正方形排布时,所述混合气进气管之间按正方形方式排布在所述的底盘上;当所述电极为正六边形排布时,所述混合气进气管之间按正三角形方式排布在所述的底盘上,且所述混合气进气管位于由所述电极组成的正多边形的中心。
6.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述混合气出气管按同心圆方式均匀分布在所述底盘上。
7.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述炉体为钟罩式双层炉体。
8.根据权利要求7所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述钟罩式双层炉体上的炉筒与夹套之间焊接有螺旋形的导流板,所述导流板、所述夹套及所述炉筒之间形成螺旋形的流道。
9.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述炉体罩在底盘之上,所述炉体上设置有炉体冷却水进水管和炉体冷却水出水管。
10.根据权利要求7所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述炉体罩在底盘之上,所述炉体上设置有炉体冷却水进水管和炉体冷却水出水管。
11.根据权利要求10所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述炉体冷却水进水管和炉体冷却水出水管位于螺旋形流道的两端。
12.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉,其特征在于,所述底盘上设置底盘冷却水进水管和底盘冷却水出水管。
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