CN102249241B - 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

多晶硅还原炉
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 (10)

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，所述电极的正多边形均与相邻的正多边形共用一条边；所述混合气出气管按同心圆方式均匀分布在所述底盘上。
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2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。
5.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。
6.根据权利要求5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。
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。
8.根据权利要求5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。
9.根据权利要求8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。
10.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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