CN104803387A - 一种多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，多晶硅还原炉包括进气口和排气口，通入的原料气包括：多晶硅还原炉中排出的尾气、新通入的三氯氢硅和新通入的氢气，其中，尾气中包括尾气中的三氯氢硅、尾气中的氯化氢和尾气中的氢气，控制装置包括：尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构、原料气进料机构和总控制器，尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构与总控制器电连接，原料气进料机构与总控制器电连接。该装置实现了向还原炉中通入尾气的摩尔量的在线自动控制，无需人员监控，且可以随时改变通入的尾气的量保持多晶硅还原炉生产时，炉内的三氯氢硅和氯化氢的比值在正常高效生产的合理范围，从而对于尾气进行了最大程度的合理的利用。

Description

一种多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置

技术领域

本发明属于多晶硅生产领域，具体涉及一种多晶硅还原炉的

原料气进料量的控制装置。

背景技术

多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料，其主要生产工艺是改良西门子法（即三氯氢硅还原法，SiHCl₃+H₂→Si+3HCl）。该工艺在我国的大规模化应用已有近10年历史，由于核心技术仍未突破，导致每生产一吨多晶硅，作为原料气的精制三氯氢硅（TCS）的循环量达到55～60吨，同时产生16吨左右的四氯化硅（45%的SiCl₄来自TCS热分解，4SiHCl₃→Si+3SiCl₄+2H₂，热分解的原因是氢气量偏少所致)；另外硅棒长到135～150mm时，硅棒的直径需要100小时左右的沉积时间；从而，造成多晶硅生产的高能耗现状。究其原因主要是由于多晶硅棒生长过程中，炙热的硅棒表面存在过厚的气体界面层(the Boundary Layer)，造成TCS和H₂扩散（而非对流）到炙热硅棒表面的速度大大降低（界面层内的质量转移系数正比于原料气平均线速度的平方根），同时炙热的硅棒表面产生的HCl也不能通过界面层迅速扩散开而使硅棒受到腐蚀，从而导致多晶硅的沉积速度很慢，TCS一次转化率(Single-PassConversion Efficiency)很低，大量未通过扩散层的和在尾气出口短路的TCS和H₂随尾气进入回收单元，造成尾气中大量未转化的TCS进入回收系统，造成精制三氯氢硅循环量大大增加，回收单元负荷加重的现状。

通过行业同仁的不懈努力，虽然比10年前有了一定的技术进步,但还未有实质性突破，生产过程中的多晶硅还原炉的尾气组分不可控，导致进入回收系统中的TCS含量（55～60mole%）远高于标准值31mole%，从而使得整个生产过程中的精制TCS循环量加大，加之进入多晶硅还原炉内的三氯氢硅一次转化率仅为8～11%,导致多晶硅的生产能耗居高不下,生产成本降幅不大。

我国目前所有多晶硅生产企业采用的多晶硅沉积反应器属于质量传输受限或者说是扩散受限型化学气相沉积反应器，对于各种对棒（12、18、24、36、48）沉积反应器的沉积速率都很低，虽然都是给予提高沉积面积和低沉积速率这一个设计理念而设计的化学气相沉积反应器（多晶硅还原炉），但是化学气相沉积反应器却没从根本上有效解决多晶硅还原炉内的气场、温度场的均布问题，也没消除硅棒表面的层流层问题，多晶硅的沉积速度仍旧很慢，大量未反应的三氯氢硅随尾气进入回收单元，造成了三氯氢硅的大量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，该装置实现了向多晶硅还原炉中通入尾气的摩尔量的在线自动控制，无需人员监控，且可以随时改变通入的尾气的量保持多晶硅还原炉生产时，炉内的三氯氢硅和氯化氢的比值在正常高效生产的合理范围，从而对于尾气进行了最大程度的合理的利用。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，所述多晶硅还原炉包括进气口和排气口，通入的原料气包括：多晶硅还原炉中排出的尾气、新通入的三氯氢硅和新通入的氢气，其中，所述尾气中包括尾气中的三氯氢硅、尾气中的氯化氢和尾气中的氢气，所述控制装置包括：所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构、原料气进料机构和总控制器，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构与所述总控制器电连接，所述原料气进料机构与所述总控制器电连接。

优选的是，通过所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构检测尾气中的氯化氢的摩尔含量，并将检测结果发送给所述总控制器；

所述总控制器内预存有多晶硅还原炉内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图，并预设三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值的上限和下限；

所述总控制器根据收到的所述尾气中的氯化氢的摩尔含量而计算出所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值，当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值大于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限，则所述总控制器控制所述原料气进料机构增加通入的原料气中的多晶硅还原炉中排出的尾气的摩尔量；当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值小于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的下限，则所述总控制器控制所述原料气进料机构减少通入的原料气中的多晶硅还原炉中排出的尾气的摩尔量。

优选的是，所述多晶硅还原炉内的生产条件为多晶硅还原炉内在1080～1100℃，0.55～0.60MPa的条件下，氯化氢的摩尔含量为0.1～5.0mole%，TCS的摩尔含量为25～31mole%。

优选的是，所述原料气进料机构包括：运送尾气的尾气运输管道、运送新通入的三氯氢硅的三氯氢硅运输管道、运送新通入的氢气的氢气运输管道、第一文丘里引射器、第二文丘里引射器、静态混合器，

所述三氯氢硅运输管道的一端用于输入原料气三氯氢硅，该三氯氢硅运输管道的另外一端与所述第一文丘里引射器的吸入口连接；

所述尾气运输管道的一端与所述排气口连接，该尾气运输管道的另外一端在其主管道上分为两个支路管道，这两个支路管道分别为第一尾气运输支路管道和第二尾气运输支路管道，所述第一尾气运输支路管道与所述第二文丘里引射器的吸入口连接，所述第二尾气运输支路管道用于排放尾气；

所述氢气运输管道的一端用于输入氢气，所述氢气运输管道的另外一端在其主管道上分为两个支路管道，这两个支路管道分别为第一氢气运输支路管道和第二氢气运输支路管道，所述第一氢气运输支路管道与所述第一文丘里引射器的吸入口连接，所述第二氢气运输支路管道与所述第二文丘里引射器的吸入口连接；

所述第一文丘里引射器的出口和所述第二文丘里引射器的出口分别与所述静态混合器的一端连接，该静态混合器的另外一端与所述多晶硅还原炉体的进气口连接；

所述第二氢气运输支路管道上设置有控制其内部的氢气流量大小的阀门，所述第二氢气运输支路管道上设置有阀门，所述总控制器与所述阀门电连接，控制第二氢气运输支路管道内部的氢气流量大小。

优选的是，所述三氯氢硅运输管道呈螺旋状设置于所述尾气运输管道的外部，形成第一热交换器；所述氢气运输管道呈螺旋状设置于所述尾气运输管道的外部，形成第二热交换器。

优选的是，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构包括引入尾气的进气引管、冷凝器、第一收集器、第二收集器、排气引管、第一流量计、第二流量计、第三流量计、检测控制器，所述进气引管与多晶硅还原炉的排气口连通，所述进气引管上设置有所述第一流量计，用于得到总流量Q，所述进气引管与所述冷凝器的一端连接，所述冷凝器的另外一端与用于收集冷凝液的所述第一收集器连接，所述第一收集器再通过导管与用于盛放碱液的所述第二收集器连接，所述导管上设置有所述第二流量计，用于得到流量Q₁，所述第二收集器与所述排气引管连接，所述排气引管上设置有所述第三流量计，用于得到流量Q₂，

所述检测控制器分别与所述第一流量计、所述第二流量计、所述第三流量计电连接，所述第一流量计的读数为Q，所述第二流量计的读数为Q₁，所述第三流量计的读数为Q₂，所述检测控制器得到所述第二流量计和所述第三流量计的差值信号为（Q₁-Q₂），计算出氯化氢的摩尔含量为（Q₁-Q₂）/Q，并发送给所述总控制器。

优选的是，所述冷凝器的冷凝温度为：-20～28℃。

优选的是，所述第二收集器中盛放的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液中的一种或几种，所述碱液的浓度为0.5～2M。

优选的是，所述多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置还包括报警单元，所述报警单元与所述总控制器电连接，当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值大于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限或所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值小于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的下限时，则所述总控制器发送报警信号给所述报警单元，所述报警单元发出报警信号。

优选的是，所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置还包括显示单元，所述显示单元与所述总控制器电连接，所述显示单元用于显示所述多晶硅还原炉内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图、所述尾气中的氯化氢的摩尔含量、所述三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值的上限和下限中的一种或几种。

优选的是，所述多晶硅还原炉的炉体设置有进气口和排气口，所述进气口设置于所述炉体的底部，所述排气口设置于所述炉体的顶部。

本发明中的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，通过总控制器接收尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构检测到的尾气中的氯化氢的摩尔含量的检测结果，从而计算出尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值并与预设的上限和下限值对比，通过总控制器再控制原料气进料机构通入到多晶硅还原炉中的尾气的摩尔量，实现了该装置向多晶硅还原炉中通入尾气的摩尔量的在线自动控制，无需人员监控，且可以随时改变通入的尾气的量保持多晶硅还原炉生产时，炉内的三氯氢硅和氯化氢的比值在正常高效生产的合理范围，从而对于尾气进行了最大程度的合理的利用。通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置降低了排放的尾气中的TCS的有效含量，达到提高产品成品率和节能降耗提高生产效率之目的。

本发明中的多晶硅还原炉内的三氯氢硅一次转化率由现有技

术中的8～11%提高到本实施例中的18～20%，使多晶硅的生产能耗

和生产成本能够大幅降低。

附图说明

图1是本发明实施例2中的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置；

图2是本发明实施例2中的多晶硅还原炉内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图。

图中：1-还原炉；2-进气口；3-排气口；4-总控制器；5-尾气运输管道；51-第一尾气运输支路管道；52-第二尾气运输支路管道；6-三氯氢硅运输管道；7-氢气运输管道；71-第一氢气运输支路管道；72-第二氢气运输支路管道；8-第一文丘里引射器；9-第二文丘里引射器；10-静态混合器；11-阀门；12-三通阀；13-进气引管；14-冷凝器；15-第一收集器；16-第二收集器；17-排气引管；18-第一流量计；19-第二流量计；20-第三流量计；21-检测控制器；22-导管；23-进样阀；24-显示单元；25-尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供一种通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，所述多晶硅还原炉包括进气口和排气口，从进气口通入的原料气包括：多晶硅还原炉中排出的尾气、新通入的三氯氢硅和新通入的氢气，其中，所述尾气中包括尾气中的三氯氢硅、尾气中的氯化氢和尾气中的氢气，所述控制装置包括：所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构、原料气进料机构和总控制器，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构与所述总控制器电连接，所述原料气进料机构与所述总控制器电连接。

本实施例中该装置实现了向还原炉中通入尾气的摩尔量的在线自动控制，无需人员监控，且可以随时改变通入的尾气的量保持多晶硅还原炉生产时，多晶硅还原炉内的三氯氢硅和氯化氢的比值在正常高效生产的合理范围，从而对于尾气进行了最大程度的合理的利用。本实施例中的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置降低了排放的尾气中的TCS的有效含量，达到提高产品成品率和节能降耗提高生产效率之目的。

本实施例的多晶硅还原炉内的三氯氢硅一次转化率由现有技术中的8～11%提高到本实施例中的18～20%，使多晶硅的生产能耗和生产成本能够大幅降低。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置，所述多晶硅还原炉1包括进气口2和排气口3，由进气口2通入的原料气包括：多晶硅还原炉1中排出的尾气、新通入的三氯氢硅和新通入的氢气，其中，所述尾气中包括尾气中的三氯氢硅、尾气中的氯化氢和尾气中的氢气，所述控制装置包括：所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25、原料气进料机构和总控制器4，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25与所述总控制器4电连接，所述原料气进料机构与所述总控制器4电连接。

本实施例中该装置实现了向多晶硅还原炉1中通入尾气的摩尔量的在线自动控制，无需人员监控，且可以随时改变通入的尾气的量保持多晶硅还原炉1生产时，多晶硅还原炉1内的三氯氢硅和氯化氢的比值在正常高效生产的合理范围，从而对于尾气进行了最大程度的合理的利用。本实施例中的通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置降低了排放的尾气中的TCS的有效含量，达到提高产品成品率和节能降耗提高生产效率之目的。

优选的是，通过所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25检测尾气中的氯化氢的摩尔含量，并将检测结果发送给所述总控制器4；

所述总控制器4内预存有多晶硅还原炉1内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图，如图2所示，并预设三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值的上限和下限，例如：三氯氢硅的摩尔含量为[20mole%，31mole%]，氯化氢的摩尔含量为[0.05mole%，0.9mole%]；

在多晶硅生产过程中，多晶硅还原炉内在正常的生产条件下，例如：在0.55～0.60MPa，1050～1150℃，控制氯化氢的摩尔含量为0.1～5.0mole%，TCS的摩尔含量为25～31mole%。为了确定在整个多晶硅还原炉内产生的氯化氢和未反应的TCS之间的相关关系，通过在多晶硅还原炉内采集混合气体检测生产的不同时间段尾气中氯化氢和未反应的TCS含量，其中不同的时间段包括：开始生产的几小时、稳定生产阶段和生产将要结束时间段，从而确定出相应的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图。

所述总控制器4根据收到的所述尾气中的氯化氢的摩尔含量而计算出所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值，当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值大于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限，则所述总控制器4控制所述原料气进料机构增加通入的原料气中的多晶硅还原炉1中排出的尾气的摩尔量；当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值小于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的下限，则所述总控制器4控制所述原料气进料机构减少通入的原料气中的多晶硅还原炉1中排出的尾气的摩尔量。

本实施例中的通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置，通过总控制器4接收尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25检测到的尾气中的氯化氢的摩尔含量的检测结果。如图2所示，该图为本实施例中的多晶硅还原炉1内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图，由于总控制器4已经接收到了尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25检测到的尾气中的氯化氢的摩尔含量的检测结果，由上述映射关系图可以读出与尾气中的氯化氢的摩尔含量对应的尾气中的三氯氢硅的摩尔含量，然后再计算出尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值，再并与预设的上限和下限值对比，通过总控制器4再控制原料气进料机构通入到多晶硅还原炉1中的尾气的摩尔量，实现了该装置向多晶硅还原炉1中通入尾气的摩尔量的在线自动控制，无需人员监控，且可以随时改变通入的尾气的量保持多晶硅还原炉1生产时，炉内的三氯氢硅和氯化氢的比值在正常高效生产的合理范围，从而对于尾气进行了最大程度的合理的利用。本实施例中的通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置降低了回收或排放的尾气中的TCS的有效含量，达到提高产品成品率和节能降耗提高生产效率之目的。

优选的是，所述多晶硅还原炉1内的生产条件为多晶硅还原炉1内在1080～1100℃，0.55～0.60MPa的条件下，氯化氢的摩尔含量为0.1～5.0mole%，TCS的摩尔含量为25～31mole%。该条件为多晶硅还原炉1内较佳的生产条件，在该生成条件下，多晶硅还原炉1达到最佳的生产运行值，实现硅棒上的多晶硅化学组分的有效可控高速高效，直至多晶硅化学组分沉积完成。

优选的是，所述原料气进料机构包括：运送尾气的尾气运输管道5、运送新通入的三氯氢硅的三氯氢硅运输管道6、运送新通入的氢气的氢气运输管道7、第一文丘里引射器8、第二文丘里引射器9、静态混合器10，

所述三氯氢硅运输管道6的一端用于输入原料气三氯氢硅，该三氯氢硅运输管道6的另外一端与所述第一文丘里引射器8的吸入口连接；

所述尾气运输管道5的一端与所述排气口3连接，该尾气运输管道5的另外一端在其主管道上分为两个支路管道，这两个支路管道分别为第一尾气运输支路管道51和第二尾气运输支路管道52，所述第一尾气运输支路管道51与所述第二文丘里引射器9的吸入口连接，所述第二尾气运输支路管道52用于排放尾气；

所述氢气运输管道7的一端用于输入氢气，所述氢气运输管道7的另外一端在其主管道上分为两个支路管道，这两个支路管道分别为第一氢气运输支路管道71和第二氢气运输支路管道72，所述第一氢气运输支路管道71与所述第一文丘里引射器8的吸入口连接，所述第二氢气运输支路管道72与所述第二文丘里引射器9的吸入口连接；

所述第一文丘里引射器8的出口和所述第二文丘里引射器9的出口分别与所述静态混合器10的一端连接，该静态混合器10的另外一端与所述多晶硅还原炉1体的进气口2连接；

所述第二氢气运输支路管道72上设置有控制其内部的氢气流量大小的阀门11，所述第二氢气运输支路管道72上设置有阀门11，所述总控制器4与所述阀门11电连接，控制第二氢气运输支路管道72内部的氢气流量大小。

在尾气运输管道5的主管道、第一尾气运输支路管道51和第二尾气运输支路管道52之间的交接处设置有一个三通阀12，第一尾气运输支路管道51与第二文丘里引射器9连通，当第二氢气运输支路管道72内的氢气进入到第二文丘里引射器9后，第二文丘里引射器9内会形成一定的负压，此时，第一尾气运输支路管道51内的尾气便会在负压的作用下进入到第二文丘里引射器9内，氢气运输管道7主管道内余下的氢气则会通过第二氢气运输支路管道72排出整个通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置，不仅实现了整个装置内的压力平衡，同时也直接控制了装置内再次引入到多晶硅还原炉1内进行循环的尾气的摩尔量。

当在氢气运输管道7上的氢气的总流量为定值时，且氢气运输管道7的主管道上的氢气始终保持一定的压力值，若通过总控制器4控制第二氢气运输支路管道72上设置的控制其内部的氢气流量的阀门11的开度变大，则第二氢气运输支路管道72内的氢气流量增大，第一氢气运输支路管道71内的氢气流量相应减少；若通过总控制器4控制第二氢气运输支路管道72上设置的控制其内部的氢气流量的阀门11的开度减小，则第二氢气运输支路管道72内的氢气流量相应减小，第一氢气运输支路管道71内的氢气流量增大。通过第一文丘里引射器8和第二文丘里引射器9可以调节通入到多晶硅还原炉1体内的尾气的量，而且可以调节进入到静态混合器10中的尾气和原料气三氯氢硅的推射速度。通过总控制器4对于第二氢气运输支路管道72上的阀门11的控制其开度，是基于总控制器4计算出的所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值与所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限和下限值的比较而进行控制的，最终使得多晶硅还原炉1内的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值在一个合理的范围内。

优选的是，所述三氯氢硅运输管道6呈螺旋状设置于所述尾气运输管道5的外部，形成第一热交换器；所述氢气运输管道7呈螺旋状设置于所述尾气运输管道5的外部，形成第二热交换器。尾气的余热通过尾气运输管道5分别传递给三氯氢硅运输管道6和氢气运输管道7，进一步传递给三氯氢硅和氢气，实现了利用尾气余热对于三氯氢硅和氢气的加热，从而进一步的节约了热能，且三氯氢硅与尾气之间、氢气与尾气之间的均匀传热。

优选的是，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25包括引入尾气的进气引管13、冷凝器14、第一收集器15、第二收集器16、排气引管17、第一流量计18、第二流量计19、第三流量计20、检测控制器21，所述进气引管13与多晶硅还原炉1的排气口3连通，所述进气引管13上设置有所述第一流量计18，用于得到总流量Q，所述进气引管13与所述冷凝器14的一端连接，所述冷凝器14的另外一端与用于收集冷凝液的所述第一收集器15连接，所述第一收集器15再通过导管22与用于盛放碱液的所述第二收集器16连接，所述导管22上设置有所述第二流量计19，用于得到流量Q₁，所述第二收集器16与所述排气引管17连接，所述排气引管17上设置有所述第三流量计20，用于得到流量Q₂，

所述检测控制器21分别与所述第一流量计18、所述第二流量计19、所述第三流量计20电连接，所述第一流量计18的读数为Q，所述第二流量计19的读数为Q₁，所述第三流量计20的读数为Q₂，所述检测控制器21得到所述第二流量计19和所述第三流量计20的差值信号为（Q₁-Q₂），计算出氯化氢的摩尔含量为（Q₁-Q₂）/Q，并发送给所述总控制器4。该尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构25可以快速检测出尾气中的氯化氢的摩尔含量，并实时发送给总控制器4，当总控制器4接收到尾气中的氯化氢的摩尔含量后再实时将尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值与所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限和下限值的比较结果发送给原料气进料机构，从而实现了整个通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置的实时控制。

优选的是，所述进气引管13上设置有用于控制所述进气引管13与所述冷凝器14连通的进样阀23。通过进样阀23的开闭可以对多晶硅还原尾气中的氯化氢的检测装置是否检测氯化氢进行控制，当需要对多晶硅还原尾气中的氯化氢进行检测时，将进样阀23打开便可；当不需要对多晶硅还原尾气中的氯化氢进行检测是，将进样阀23关闭即可。

进一步优选的是，所述进样阀23与总控制器4电连接，所述总控制器4控制所述进样阀23的开闭。

优选的是，所述冷凝器14的冷凝温度为：-20～28℃。

优选的是，所述第二收集器16中盛放的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液中的一种或几种，所述碱液的浓度为0.5～2M。

优选的是，所述多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置还包括报警单元，所述报警单元与所述总控制器4电连接，当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值大于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限或所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值小于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的下限时，则所述总控制器4发送报警信号给所述报警单元，所述报警单元发出报警信号。

优选的是，所述的通入多晶硅还原炉1的原料气进料量的控制装置还包括显示单元24，所述显示单元24与所述总控制器4电连接，所述显示单元24用于显示所述多晶硅还原炉1内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图、所述尾气中的氯化氢的摩尔含量、所述三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值的上限和下限中的一种或几种。

优选的是，所述多晶硅还原炉1的炉体设置有进气口2和排气口3，所述进气口2设置于所述炉体的底部，所述排气口3设置于所述炉体的顶部。

本实施例的多晶硅还原炉内的三氯氢硅一次转化率由现有技术中的8～11%提高到本实施例中的18～20%，使多晶硅的生产能耗和生产成本能够大幅降低。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，所述多晶硅还原炉包括进气口和排气口，通入的原料气包括：多晶硅还原炉中排出的尾气、新通入的三氯氢硅和新通入的氢气，其中，所述尾气中包括尾气中的三氯氢硅、尾气中的氯化氢和尾气中的氢气，其特征在于，所述控制装置包括：所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构、原料气进料机构和总控制器，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构与所述总控制器电连接，所述原料气进料机构与所述总控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构检测尾气中的氯化氢的摩尔含量，并将检测结果发送给所述总控制器；

所述总控制器内预存有多晶硅还原炉内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图，并预设三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值的上限和下限；

所述总控制器根据收到的所述尾气中的氯化氢的摩尔含量而计算出所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值，当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值大于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限，则所述总控制器控制所述原料气进料机构增加通入的原料气中的多晶硅还原炉中排出的尾气的摩尔量；当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值小于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的下限，则所述总控制器控制所述原料气进料机构减少通入的原料气中的多晶硅还原炉中排出的尾气的摩尔量。

3.根据权利要求2所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述多晶硅还原炉内的生产条件为多晶硅还原炉内在1080～1100℃，0.55～0.60MPa的条件下，氯化氢的摩尔含量为0.1～5.0mole%，TCS的摩尔含量为25～31mole%。

4.根据权利要求1所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述原料气进料机构包括：运送尾气的尾气运输管道、运送新通入的三氯氢硅的三氯氢硅运输管道、运送新通入的氢气的氢气运输管道、第一文丘里引射器、第二文丘里引射器、静态混合器，

所述三氯氢硅运输管道的一端用于输入原料气三氯氢硅，该三氯氢硅运输管道的另外一端与所述第一文丘里引射器的吸入口连接；

所述尾气运输管道的一端与所述排气口连接，该尾气运输管道的另外一端在其主管道上分为两个支路管道，这两个支路管道分别为第一尾气运输支路管道和第二尾气运输支路管道，所述第一尾气运输支路管道与所述第二文丘里引射器的吸入口连接，所述第二尾气运输支路管道用于将排放尾气；

所述氢气运输管道的一端用于输入氢气，所述氢气运输管道的另外一端在其主管道上分为两个支路管道，这两个支路管道分别为第一氢气运输支路管道和第二氢气运输支路管道，所述第一氢气运输支路管道与所述第一文丘里引射器的吸入口连接，所述第二氢气运输支路管道与所述第二文丘里引射器的吸入口连接；

所述第一文丘里引射器的出口和所述第二文丘里引射器的出口分别与所述静态混合器的一端连接，该静态混合器的另外一端与所述多晶硅还原炉体的进气口连接；

所述第二氢气运输支路管道上设置有控制其内部的氢气流量大小的阀门，所述第二氢气运输支路管道上设置有阀门，所述总控制器与所述阀门电连接，控制第二氢气运输支路管道内部的氢气流量大小。

5.根据权利要求4所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述三氯氢硅运输管道呈螺旋状设置于所述尾气运输管道的外部，形成第一热交换器；所述氢气运输管道呈螺旋状设置于所述尾气运输管道的外部，形成第二热交换器。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述尾气中的氯化氢的摩尔含量检测机构包括引入尾气的进气引管、冷凝器、第一收集器、第二收集器、排气引管、第一流量计、第二流量计、第三流量计、检测控制器，所述进气引管与多晶硅还原炉的排气口连通，所述进气引管上设置有所述第一流量计，用于得到总流量Q，所述进气引管与所述冷凝器的一端连接，所述冷凝器的另外一端与用于收集冷凝液的所述第一收集器连接，所述第一收集器再通过导管与用于盛放碱液的所述第二收集器连接，所述导管上设置有所述第二流量计，用于得到流量Q₁，所述第二收集器与所述排气引管连接，所述排气引管上设置有所述第三流量计，用于得到流量Q₂，

所述检测控制器分别与所述第一流量计、所述第二流量计、所述第三流量计电连接，所述第一流量计的读数为Q，所述第二流量计的读数为Q₁，所述第三流量计的读数为Q₂，所述检测控制器得到所述第二流量计和所述第三流量计的差值信号为（Q₁-Q₂），计算出氯化氢的摩尔含量为（Q₁-Q₂）/Q，并发送给所述总控制器。

7.根据权利要求6所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述冷凝器的冷凝温度为：-20～28℃。

8.根据权利要求6所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述第二收集器中盛放的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液中的一种或几种，所述碱液的浓度为0.5～2M。

9.根据权利要求1～5任意一项所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元与所述总控制器电连接，当所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值大于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的上限或所述尾气中的三氯氢硅和氯化氢的摩尔比值小于所述预设的三氯氢硅和氯化氢摩尔比值的下限时，则所述总控制器发送报警信号给所述报警单元，所述报警单元发出报警信号。

10.根据权利要求1～5任意一项所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元与所述总控制器电连接，所述显示单元用于显示所述多晶硅还原炉内的生产中的三氯氢硅的摩尔含量和氯化氢的摩尔含量对应的映射关系图、所述尾气中的氯化氢的摩尔含量、所述三氯氢硅和氯化氢的摩尔含量比值的上限和下限中的一种或几种。

11.根据权利要求1～5任意一项所述的通入多晶硅还原炉的原料气进料量的控制装置，其特征在于，所述多晶硅还原炉的炉体设置有进气口和排气口，所述进气口设置于所述炉体的底部，所述排气口设置于所述炉体的顶部。