CN103866383B - 多晶硅铸锭炉节能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多晶硅铸锭炉节能装置，解决了现有的多晶硅铸锭炉在生产过程中热量损耗大从而导致耗电量大的问题。包括多晶硅铸锭炉上炉体（1）和多晶硅铸锭炉下炉体（7），在多晶硅铸锭炉上炉体（1）的顶端设置有隔热笼升降装置（2），隔热笼升降装置与在多晶硅铸锭炉中设置的隔热笼（3）机械连接，在多晶硅铸锭炉内分别设置有上矩形百叶窗（5）和下矩形百叶窗（6），在隔热笼（3）的外侧壁上固定设置有齿条板基座板（11），在齿条板基座板上沿上下垂直方向间隔地设置有上传动齿（17）和下传动齿（18），矩形百叶窗的叶片轴上的齿轮与上传动齿或下传动齿啮合，使整个多晶硅生产的热效率得到了更加充分地利用，节省了电能。

Description

多晶硅铸锭炉节能装置

技术领域

本发明涉及一种在多晶硅铸锭炉中使用的节能装置，特别涉及一种多晶硅铸锭炉在加热、熔化和退火工艺阶段提升炉中热效率，在长晶阶段使下炉腔快速散热上炉腔保温减少散热和冷却工艺阶段使炉中热量尽快散去的节能装置。

背景技术

多晶硅的生长主要是通过硅料在多晶硅铸锭炉中的定向生长来完成的。在这个过程中，多晶硅原料在铸锭炉内经历从固态到熔化，再长晶到固态的生长过程。整个生产过程需要消耗大量的电能，目前，行业的平均能耗指标是每生产1公斤多晶硅需要耗电8度，若平均每炉按照620公斤装硅料的话，生产一炉需要4960度的用电量。现有的多晶硅铸锭炉的结构没有考虑各工艺对热量的充分利用，另外炉内隔热笼四周侧壁上设置的保温毡结构和位置不合理，造成了在多晶硅生产的加热、熔化、长晶、退火和冷却五个工艺过程中该保温时热量散失严重，该散热时，热量散失又慢的缺陷。

发明内容

本发明提供了一种多晶硅铸锭炉节能装置，解决了现有的多晶硅铸锭炉在生产过程中热量损耗大从而导致耗电量大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种多晶硅铸锭炉节能装置，包括多晶硅铸锭炉上炉体和多晶硅铸锭炉下炉体，在多晶硅铸锭炉上炉体的顶端设置有隔热笼升降装置，隔热笼升降装置与在多晶硅铸锭炉中设置的隔热笼机械连接在一起，在隔热笼的四周侧壁上设置有保温毡，在多晶硅铸锭炉的炉壁上设置有水冷套，在多晶硅铸锭炉上炉体的内侧壁上沿上下垂直方向设置有上矩形百叶窗，在多晶硅铸锭炉下炉体的内侧壁上沿上下垂直方向设置有下矩形百叶窗，在上矩形百叶窗叶片上设置有上矩形百叶窗叶片驱动转轴，在上矩形百叶窗叶片驱动转轴的一端固定设置有上矩形百叶窗叶片驱动齿轮，在下矩形百叶窗叶片上设置有下矩形百叶窗叶片驱动转轴，在下矩形百叶窗叶片驱动转轴的一端固定设置有下矩形百叶窗叶片驱动齿轮，在隔热笼的外侧壁上固定设置有齿条板基座板，在齿条板基座板上沿上下垂直方向间隔地设置有上传动齿和下传动齿，在齿条板基座板与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮之间设置有上中介传动齿轮，上中介传动齿轮与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮啮合，在齿条板基座板与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮之间设置有下中介传动齿轮，下中介传动齿轮与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮啮合；在多晶硅铸锭炉的内侧壁上设置有高温吸热涂层。

上矩形百叶窗叶片驱动齿轮的齿数、上中介传动齿轮的齿数、下矩形百叶窗叶片驱动齿轮的齿数和下中介传动齿轮的齿数是相同的，上传动齿的齿数和下传动齿的齿数是相同的，上传动齿的齿数是上矩形百叶窗叶片驱动齿轮的齿数的四分之一，上传动齿与下传动齿的间距为170毫米。

在长方体形的隔热笼的每个侧面的左右两端均设置有齿条板基座板，在每个齿条板基座板上均间隔地设置有上传动齿和下传动齿，在长方体形的隔热笼的每个侧面所对应的多晶硅铸锭炉的炉壁上均设置有两个上矩形百叶窗和两个下矩形百叶窗。

本发明通过在炉体中增加反射屏提高了生产过程中加热和熔化阶段的热利用率，同时在炉壁内侧面上增加高吸收率的炉壁涂层，在长晶和冷却阶段通过打开反射屏的百叶窗，使炉内热量被炉壁涂层尽快吸收，加快了的多晶硅的散热进程，使整个多晶硅生产的热效率得到了更加充分地利用，节省了电能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的横向截面结构示意图；

图3是本发明的矩形百叶窗开合结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种多晶硅铸锭炉节能装置，包括多晶硅铸锭炉上炉体1和多晶硅铸锭炉下炉体7，在多晶硅铸锭炉上炉体1的顶端设置有隔热笼升降装置2，隔热笼升降装置2与在多晶硅铸锭炉中设置的隔热笼3机械连接在一起，在隔热笼3的四周侧壁上设置有保温毡4，在多晶硅铸锭炉的炉壁上设置有水冷套19，在多晶硅铸锭炉上炉体1的内侧壁上沿上下垂直方向设置有上矩形百叶窗5，在多晶硅铸锭炉下炉体7的内侧壁上沿上下垂直方向设置有下矩形百叶窗6，在上矩形百叶窗叶片8上设置有上矩形百叶窗叶片驱动转轴9，在上矩形百叶窗叶片驱动转轴9的一端固定设置有上矩形百叶窗叶片驱动齿轮10，在下矩形百叶窗叶片13上设置有下矩形百叶窗叶片驱动转轴14，在下矩形百叶窗叶片驱动转轴14的一端固定设置有下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15，在隔热笼3的外侧壁上固定设置有齿条板基座板11，在齿条板基座板11上沿上下垂直方向间隔地设置有上传动齿17和下传动齿18，在齿条板基座板11与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮10之间设置有上中介传动齿轮12，上中介传动齿轮12与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮10啮合，在齿条板基座板11与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15之间设置有下中介传动齿轮16，下中介传动齿轮16与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15啮合；在多晶硅铸锭炉的内侧壁上设置有高温吸热涂层20。

上矩形百叶窗叶片驱动齿轮10的齿数、上中介传动齿轮12的齿数、下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15的齿数和下中介传动齿轮16的齿数是相同的，上传动齿17的齿数和下传动齿18的齿数是相同的，上传动齿17的齿数是上矩形百叶窗叶片驱动齿轮10的齿数的四分之一，上传动齿17与下传动齿18的间距为170毫米。

在长方体形的隔热笼3的每个侧面的左右两端均设置有齿条板基座板11，在每个齿条板基座板11上均间隔地设置有上传动齿17和下传动齿18，在长方体形的隔热笼3的每个侧面所对应的多晶硅铸锭炉的炉壁上均设置有两个上矩形百叶窗和两个下矩形百叶窗。

本发明是基于在多晶硅生产的加热、熔化、长晶、退火和冷却五个工艺过程对炉内的热量的聚集和散发有不同的要求而开发的。在加热和熔化工艺过程中，硅料需要大量的吸热，这时设置在炉体内的隔热笼3降到了炉底，上矩形百叶窗5和下矩形百叶窗6上的百页均处于上下垂直的闭合状态，坩埚中的热辅射通过在隔热笼3的四周侧壁上设置的保温毡4辐射到百叶窗的叶片上后又被反射回坩埚中，减少炉内的热量损失。在长晶阶段，隔热笼升降装置2将隔热笼3按照工艺缓慢向上提升170毫米，这时齿条板基座板11上的下传动齿18与下中介传动齿轮16啮合，下中介传动齿轮16与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15啮合，使下矩形百叶窗叶片驱动转轴14转动90度，将下矩形百叶窗叶片13打开成水平状，以利于坩埚底部的热量直接辐射到炉体7内壁通过炉壁的高温吸热涂层20持续不断地带走热量，满足长晶的工艺要求。在退火阶段，隔热笼升降装置2将隔热笼3从170毫米处降下，当到达底部时齿条板基座板11上的下传动齿18与下中介传动齿轮16啮合，下中介传动齿轮16与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15啮合，使下矩形百叶窗叶片驱动转轴14反方向转动90度，将下矩形百叶窗叶片13关闭成垂直状。在冷却阶段，隔热笼升降装置2将隔热笼3向上提升到达380毫米，这时齿条板基座板11上的下传动齿18通过中介传动齿轮16，将下矩形百叶窗叶片驱动齿轮15驱动，使下矩形百叶窗叶片驱动转轴14转动90度，将下矩形百叶窗叶片13打开成水平状，当提升高度大于170毫米时，上传动齿17驱动上中介传动齿轮12，将上矩形百叶窗叶片驱动齿轮10驱动，使上矩形百叶窗叶片驱动转轴9转动90度，将上矩形百叶窗叶片8打开成水平状。通过打开的百叶窗热量直接辐射到炉壁上的高温吸热涂层20吸收，来增加吸热量，提高降温速度。在不同的工艺阶段，即保证了炉内热量的不损失浪费，又实现了该冷却时，炉内热量被迅速带走的要求，节省了生产过程的电能，提高了生产效率。

Claims (3)

1.一种多晶硅铸锭炉节能装置，包括多晶硅铸锭炉上炉体（1）和多晶硅铸锭炉下炉体（7），在多晶硅铸锭炉上炉体（1）的顶端设置有隔热笼升降装置（2），隔热笼升降装置（2）与在多晶硅铸锭炉中设置的隔热笼（3）机械连接在一起，在隔热笼（3）的四周侧壁上设置有保温毡（4），在多晶硅铸锭炉的炉壁上设置有水冷套（19），其特征在于，在多晶硅铸锭炉上炉体（1）的内侧壁上沿上下垂直方向设置有上矩形百叶窗（5），在多晶硅铸锭炉下炉体（7）的内侧壁上沿上下垂直方向设置有下矩形百叶窗（6），在上矩形百叶窗叶片（8）上设置有上矩形百叶窗叶片驱动转轴（9），在上矩形百叶窗叶片驱动转轴（9）的一端固定设置有上矩形百叶窗叶片驱动齿轮（10），在下矩形百叶窗叶片（13）上设置有下矩形百叶窗叶片驱动转轴（14），在下矩形百叶窗叶片驱动转轴（14）的一端固定设置有下矩形百叶窗叶片驱动齿轮（15），在隔热笼（3）的外侧壁上固定设置有齿条板基座板（11），在齿条板基座板（11）上沿上下垂直方向间隔地设置有上传动齿（17）和下传动齿（18），在齿条板基座板（11）与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮（10）之间设置有上中介传动齿轮（12），上中介传动齿轮（12）与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮（10）啮合，在齿条板基座板（11）与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮（15）之间设置有下中介传动齿轮（16），下中介传动齿轮（16）与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮（15）啮合；在多晶硅铸锭炉的内侧壁上设置有高温吸热涂层（20）。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭炉节能装置，其特征在于，上矩形百叶窗叶片驱动齿轮（10）的齿数、上中介传动齿轮（12）的齿数、下矩形百叶窗叶片驱动齿轮（15）的齿数和下中介传动齿轮（16）的齿数是相同的，上传动齿（17）的齿数和下传动齿（18）的齿数是相同的，上传动齿（17）的齿数是上矩形百叶窗叶片驱动齿轮（10）的齿数的四分之一，上传动齿（17）与下传动齿（18）的间距为170毫米。

3.根据权利要求2所述的一种多晶硅铸锭炉节能装置，其特征在于，在长方体形的隔热笼（3）的每个侧面的左右两端均设置有齿条板基座板（11），在每个齿条板基座板（11）上均间隔地设置有上传动齿（17）和下传动齿（18），在长方体形的隔热笼（3）的每个侧面所对应的多晶硅铸锭炉的炉壁上均设置有两个上矩形百叶窗和两个下矩形百叶窗。