CN102351193A

CN102351193A - 均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构

Info

Publication number: CN102351193A
Application number: CN2011101867956A
Authority: CN
Inventors: 刘春江; 黄哲庆; 段连; 袁希钢
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2031-07-05
Also published as: CN102351193B

Abstract

本发明公开了一种均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，包括还原炉底盘上底板、还原炉底盘下底板、还原炉底盘中间隔板、电极、混合进气口、电极套筒、多根导流管、多个底盘冷却水进口、底盘冷却水出口、底盘上空腔、底盘下空腔、底盘法兰。其中还原炉底盘中间隔板将还原炉底盘分隔成底盘上空腔和底盘下空腔，且每根电极都装有1个电极套筒，电极套筒和导流管都直接焊接到还原炉底盘中间隔板上，用于连通底盘上空腔和底盘下空腔。本发明解决了现有底盘结构中心区域温度高，外圆周温度低的问题，保证底盘的温度分布更加均匀，防止底盘结构因温度分布不均发生变形，从而保证多晶硅还原炉的安全生产。

Description

均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构

技术领域

本发明属于多晶硅生产技术领域，特别是西门子法生产多晶硅的多晶硅还原炉底盘；涉及一种均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构。

背景介绍

目前国内外多晶硅生产企业主要采用“改良西门子法”。该方法的生产流程是利用氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅精馏提纯，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，在通电高温硅棒上进行气相沉积反应生成多晶硅。其中多晶硅还原炉内三氯氢硅和氢气需要在1080℃～1150℃的高温下进行反应，由于内部反应温度极高，需要对底盘进行冷却，以防止底盘受热变形和绝缘材料的失效。现有技术中，还原炉底盘都为双层结构，中间设置单螺旋或多螺旋冷却通道。如专利ZL200820154686.X提供了一种并联双螺旋导流通道的结构，专利200920208194.9提供了一种中心对称双螺旋导流通道的结构，专利200920208183.0提供了一种中心对称三螺旋导流通道的结构，这些结构都是将冷却水进口设在底盘外圆周，冷却水出口设置在底盘中心，这样冷却水进入底盘后沿着导流通道向冷却水出口流动，这种取热方式将导致底盘的温度分布不均匀性很大，使得底盘中心区域温度高，外圆周温度低，这种温差易引起还原炉底盘结构变形，再者随着还原炉设计向大型化方向发展，这种温差将更加明显，可见这种结构的设计很不合理。

发明内容

本发明专利提供了一种均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，解决了现有多晶硅还原炉底盘结构设计不合理的问题。

本发明专利的技术方案如下：

一种均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，包括还原炉底盘上底板、还原炉底盘下底板、还原炉底盘中间隔板、电极、进气口、电极套筒、多根导流管、多个底盘冷却水进口、底盘冷却水出口、底盘法兰、底盘上空腔、底盘下空腔；其还原炉底盘上底板、还原炉底盘中间隔板、还原炉底盘下底板都焊接在底盘法兰上，且底盘中间隔板位于底盘法兰正中间。

还原炉底盘上的每一根电极的周围都有一个电极套筒，电极套筒直接焊接到还原炉底盘中间隔板上，电极套筒与电极之间有2mm～10mm环隙，电极套筒与还原炉底盘上底板和还原炉底盘下底板之间有2mm～10mm的缝隙。

还原炉底盘中间隔板外圆周焊接有12～30根导流管，导流管与还原炉底盘上底板和还原炉底盘下底板之间有2mm～10mm的缝隙，导流管与底盘法兰的间距为30mm～60mm，且均匀分布在同一圆周上。还原炉底盘下底板均匀分布6～12个底盘冷却水进口，且均匀分布在同一圆周上。还原炉底盘中间隔板正中心分布1个底盘冷却水出口。

还原炉底盘上底板与还原炉底盘中间隔板形成了一个底盘上空腔，底盘上空腔与底盘冷却水出口相连通；还原炉底盘下底板和还原炉底盘中间隔板形成了一个底盘下空腔，底盘下空腔与底盘冷却水进口相连通。

与专利ZL200820154686.X、200920208194.9、200920208183.0相比较，本发明具有的优点是：

首先还原炉底盘被还原炉底盘中间隔板隔开，底盘冷却水先经过底盘下空腔，再经过环隙或者导流管进入底盘上空腔，这种结构对冷却介质的流动起到一种缓冲作用，可以避免冷却介质刚进入底盘空腔时由于流速够快造成的局部空间的死区，从而避免了底盘的局部地区温度过高导致的底盘结构变形，使底盘温度分布更加均匀，有利于还原炉的安全生产；

其次这种结构是在每一根电极周围安装一个电极套筒，由于电极是均匀分布于底盘上的，这样可以保证冷却水从底盘下腔的每一位置进入底盘上腔，避免了现有底盘结构中心区域温度高，外圆周温度低的缺点，保证底盘的温度分布更加均匀，避免了因还原炉底盘温度分布不均匀引起还原炉底盘结构的变形。

再者，由于电极套筒与底盘上底板间距较小，这样可以保证冷却水直接从底盘的上底板取热，降低了与底盘上底板邻近区域冷却介质的温度梯度，提高了冷却介质的取热效率。

附图说明

图1为本发明专利30根导流管的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构的分布示意图；

图2为本发明专利12根导流管的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构的分布示意图；

图3为本发明专利均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明专利提供的一种均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，包括：1-多晶硅还原炉底盘；2-还原炉底盘上底板；3-还原炉底盘中间隔板；4-还原炉底盘下底板；5-电极；6-环隙；7-冷却水进口；8-混合气进气口；9-电极套筒；10-冷却水出口；11-导流管；12-底盘法兰；13-底盘上空腔；14-底盘下空腔。其中还原炉底盘上底板2、还原炉底盘中间隔板3、还原炉底盘下底板4都焊接在底盘法兰12上，且还原炉底盘中间隔板3位于底盘法兰12正中间，还原炉底盘上底板2与底盘中间隔板3形成了一个底盘上空腔13，还原炉底盘下底板和还原炉底盘中间隔板形成了一个底盘下空腔14；每一根电极5周围都有一个电极套筒9，电极5与电极套筒9之间有10mm的环隙6；电极套筒9直接焊接到还原炉底盘中间隔板上；还原炉底盘中间隔板焊接有30根导流管，导流管与还原炉底盘上底板和还原炉底盘下底板之间各有10mm的缝隙，30根导流管均匀分布在同一圆周上，且与底盘法兰的间距为60mm，；冷却水进口7直接焊接到还原炉底盘下底板4上，并且与底盘下空腔14相连通；冷却水出口10直接焊接到还原炉底盘中间隔板3上，且与底盘上空腔13相连通。

实施例2：

如图2所示均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，包括：1-多晶硅还原炉底盘；2-还原炉底盘上底板；3-还原炉底盘中间隔板；4-还原炉底盘下底板；5-电极；6-环隙；7-冷却水进口；8-混合气进气口；9-电极套筒；10-冷却水出口；11-导流管；12-底盘法兰；13-底盘上空腔；14-底盘下空腔。其中还原炉底盘上底板2、还原炉底盘中间隔板3、还原炉底盘下底板4都焊接在底盘法兰12上，且还原炉底盘中间隔板3位于底盘法兰12正中间，还原炉底盘上底板2与底盘中间隔板3形成了一个底盘上空腔13，还原炉底盘下底板和还原炉底盘中间隔板形成了一个底盘下空腔14；每一根电极5周围都有一个电极套筒9，电极5与电极套筒9之间有2mm的环隙6；电极套筒9直接焊接到还原炉底盘中间隔板上；还原炉底盘中间隔板焊接有12根导流管，导流管与还原炉底盘上底板和还原炉底盘下底板之间各有2mm的缝隙，12根导流管均匀分布在同一圆周上，且与底盘法兰的间距为30mm，；冷却水进口7直接焊接到还原炉底盘下底板4上，并且与底盘下空腔14相连通；冷却水出口10直接焊接到还原炉底盘中间隔板3上，且与底盘上空腔13相连通。

与专利ZL200820154686.X、200920208194.9、200920208183.0相比较，实施例1、2的优点是：消除了底盘上局部传热和流动死区，解决了现有底盘结构中心区域温度高，外圆周温度低的问题，保证底盘的温度分布更加均匀，从而保证多晶硅还原炉的安全生产。

以上所述实例仅是充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权力要求书为准。

Claims

1.一种均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，包括还原炉底盘上底板、还原炉底盘下底板、还原炉底盘中间隔板、电极、进气口、电极套筒、多根导流管、多个底盘冷却水进口、底盘冷却水出口、底盘法兰、底盘上空腔、底盘下空腔；其特征是还原炉底盘上底板、还原炉底盘中间隔板、还原炉底盘下底板都焊接在底盘法兰上，且底盘中间隔板位于底盘法兰正中间。

2.如权利要求1所述的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，其特征是还原炉底盘上的每一根电极的周围都有一个电极套筒，电极套筒直接焊接到还原炉底盘中间隔板上，电极套筒与电极之间有2mm～10mm环隙，电极套筒与还原炉底盘上底板和还原炉底盘下底板之间有2mm～10mm的缝隙。

3.如权利要求1所述的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，其特征是还原炉底盘中间隔板外圆周焊接有12～30根导流管，导流管与还原炉底盘上底板和还原炉底盘下底板之间有2mm～10mm的缝隙，导流管与底盘法兰的间距为30mm～60mm，且均匀分布在同一圆周上。

4.如权利要求1所述的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，其特征是还原炉底盘下底板均匀分布6～12个底盘冷却水进口，且均匀分布在同一圆周上。

5.如权利要求1所述的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，其特征是还原炉底盘中间隔板正中心分布1个底盘冷却水出口。

6.如权利要求1所述的均匀取热式多晶硅还原炉底盘冷却结构，其特征是还原炉底盘上底板与还原炉底盘中间隔板形成了一个底盘上空腔，底盘上空腔与底盘冷却水出口相连通；还原炉底盘下底板和还原炉底盘中间隔板形成了一个底盘下空腔，底盘下空腔与底盘冷却水进口相连通。