CN106044775A - 用于多晶硅还原炉的底盘组件和多晶硅还原炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多晶硅还原炉的底盘组件和多晶硅还原炉，用于多晶硅还原炉的底盘组件包括：底盘本体，底盘本体内限定有冷却腔；多个电极，多个电极设在底盘本体上且在底盘本体上排列成多圈，每圈电极等间距设置且中心位于底盘本体的中心轴线上；多个进气端管，多个进气端管设在底盘本体上且位于相邻圈电极之间以及底盘本体的中心处；多个出气端管，多个出气端管设在底盘本体上且位于最外圈电极与最内圈电极之间；至少一个进气管，每个进气管与至少一个进气端管相连。至少一个出气管，每个出气管与至少一个出气端管相连。根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件具有结构紧凑、节能高效、集成大型化、单炉产量高等优点。

Description

用于多晶硅还原炉的底盘组件和多晶硅还原炉

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体而言，涉及一种用于多晶硅还原炉的底盘组件和具有所述用于多晶硅还原炉的底盘组件的多晶硅还原炉。

背景技术

多晶硅还原炉主要由炉筒和底盘两大部分组成，底盘作为多晶硅还原炉的核心部件，其结构和性能决定了还原炉进料的均匀性、硅棒的生长质量和还原电耗。

现有技术中的多晶硅还原炉的底盘，电极的数量受底盘结构尺寸的限制较大，无法最大限度地挖掘底盘利用的潜能，因此多晶硅还原炉在开发集成大型化还原炉、提高电能利用率、提高多晶硅生产质量和产量等方面均有待提高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种用于多晶硅还原炉的底盘组件，该用于多晶硅还原炉的底盘组件具有结构紧凑、节能高效、集成大型化、单炉产量高等优点。

本发明还提出一种具有所述用于多晶硅还原炉的底盘组件的多晶硅还原炉。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种用于多晶硅还原炉的底盘组件，所述用于多晶硅还原炉的底盘组件包括：底盘本体，所述底盘本体内限定有冷却腔；多个电极，多个所述电极设在所述底盘本体上且在所述底盘本体上排列成多圈，每圈电极等间距设置且中心位于所述底盘本体的中心轴线上，多圈电极沿所述底盘本体的径向间隔设置；多个进气端管，多个所述进气端管设在所述底盘本体上且位于相邻圈电极之间以及所述底盘本体的中心处；多个出气端管，多个所述出气端管设在所述底盘本体上且位于最外圈电极与最内圈电极之间；至少一个进气管，每个所述进气管与至少一个所述进气端管相连。至少一个出气管，每个所述出气管与至少一个所述出气端管相连。

根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件具有结构紧凑、节能高效、集成大型化、单炉产量高等优点。

另外，根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述底盘本体的内直径为2800mm-3000mm，所述电极为48对。

根据本发明的一个实施例，所述电极为48对且在所述底盘本体上排列成4-6圈。

根据本发明的一个实施例，所述电极分布在沿所述底盘本体的径向由外至内的第一至第四圈上，所述第一圈上分布有18对电极，所述第二圈上分布有14对电极，所述第三圈上分布有10对电极，所述第四圈上分布有6对电极。

根据本发明的一个实施例，每个所述电极包括：电极座，所述电极座设在所述底盘本体上；电极本体，所述电极本体设在所述电极座上，其中，每圈电极的相邻两个电极本体的正负极反向设置且相邻两对电极通过电极板连接。

根据本发明的一个实施例，所述进气端管为20-50个，其中，一个进气端管设在所述底盘本体的中心处且其余进气端管排列成多圈，多圈进气端管设在相邻圈电极之间以及最内圈电极与所述底盘本体的中心之间。

根据本发明的一个实施例，所述其余进气端管分布在沿所述底盘本体的径向由外至内的第一至第四圈，所述第一圈上分布有20个进气端管，所述第二圈上分布有15个进气端管，所述第三圈上分布有6个进气端管，所述第四圈上分布有4个进气端管。

根据本发明的一个实施例，多个所述出气端管在所述底盘本体上排列成至少一圈，每圈出气端管的相邻出气端管之间设有进气端管。

根据本发明的一个实施例，所述底盘本体包括：底盘法兰；上底板，所述上底板设在所述底盘法兰内；下底板，所述下底板设在所述底盘法兰内且位于所述上底板下方，所述下底板与所述上底板和所述底盘法兰限定出所述冷却腔；多个导流板，多个所述导流板设在所述冷却腔内且在所述冷却腔内限定出多个螺旋流道。

根据本发明的一个实施例，所述用于多晶硅还原炉的底盘组件还包括：多个进液管，多个所述进液管设在所述底盘本体上且每个所述进液管分别与多个所述螺旋流道连通，多个所述进液管位于最外圈电极与最内圈电极之间以及所述底盘本体的中心处；多个出液管，多个所述出液管设在所述底盘本体上且每个所述出液管分别与多个所述螺旋流道连通，多个所述出液管在所述底盘本体的径向上位于最外圈电极的外侧。

根据本发明的一个实施例，多个所述进液管分别嵌套在所述出气管以及位于所述底盘本体中心处的进气管外。

根据本发明的一个实施例，所述出液管的上端高于所述冷却腔的内底面。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种多晶硅还原炉，所述多晶硅还原炉包括根据本发明的第一方面的实施例所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，具有结构紧凑、节能高效、集成大型化、产量高等优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件的剖视图。

附图标记：

用于多晶硅还原炉的底盘组件1、

底盘本体100、底盘法兰110、上底板120、下底板130、冷却腔140、电极座210、进气端管300、出气端管400、进气管500、出气管600、进液管700、出液管800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1包括底盘本体100、多个电极、多个进气端管300、多个出气端管400、至少一个进气管500和至少一个出气管600。

底盘本体100内限定有冷却腔140。每个电极上安装有硅棒，多个所述电极设在底盘本体100上，且多个所述电极在底盘本体100上排列成多圈，每圈内的电极等间距设置，且每圈电极整体的中心位于底盘本体100的中心轴线上，多圈电极沿底盘本体100的径向间隔设置。多个进气端管300设在底盘本体100上，且多个进气端管300位于相邻圈电极之间以及底盘本体100的中心处。多个出气端管400设在底盘本体100上，且多个出气端管400位于最外圈电极与最内圈电极之间。每个进气管500与至少一个进气端管300相连。每个出气管600与至少一个出气端管400相连。

具体而言，底盘本体100的内直径为2800mm-3000mm，换言之，与底盘本体100配套的炉筒的内直径为2800mm-3000mm，所述电极为48对。

根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1，通过对结构的上述优化，合理布置电极、进气端管300和出气端管400，从而能够在炉筒内直径为2800mm-3000mm的底盘本体100上，在保证同圈相邻电极中心距离恒定的前提下获得48对棒多晶硅还原炉。

具体而言，多个进气端管300位于相邻圈电极之间以及底盘本体100的中心处，由此能够保证进气分布和温度分布均匀，且相比相关技术中底盘中心出气口的设置，中心设置进气端管300可以有效避免中心出气口附近由憋压形成的流动死区，从而显著提高硅棒下部区域的生长速率。

并且，多个出气端管400位于最外圈电极与最内圈电极之间，相比相关技术中将出气端管布置在电极外侧的方案，不仅能够提高进气和出气两方面的均匀性，而且利于硅棒的生长。

此外，每个进气管500与至少一个进气端管300相连，每个出气管600与至少一个出气端管400相连。换言之，一个进气管500与一个或多个进气端管300相连，一个出气管600与一个或多个出气端管400相连，这样可以有效扩大底盘本体100的下部安装空间。

因此，根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1，具有结构紧凑、节能高效、集成大型化、单炉产量高等优点，利用本发明的用于多晶硅还原炉的底盘组件1的多晶硅还原炉，能耗保持在42kwh/kg-si以下，单炉年产能≥650t，能有效降低多晶硅生产成本。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1包括底盘本体100、多个电极、多个进气端管300、多个出气端管400、至少一个进气管500和至少一个出气管600。

在本发明的一些具体实施例中，如图1和图2所示，所述电极为48对且在底盘本体100上排列成4-6圈。

具体而言，每个所述电极包括电极座210和电极本体。电极座210设在底盘本体100上。所述电极本体设在电极座210上。其中，每圈电极的相邻两个电极本体的正负极反向设置且相邻两对电极通过电极板连接。

举例而言，如图1和图2所示，电极在内径为2800mm-3000mm的底盘本体100上排列成4-6圈，共48对即96个电极，电极可按同心圆或多边形方式排布，但不限于同心圆或多边形排布方式。

以4个圆周按同心圆方式布置48对电极为例，所述电极分布在沿底盘本体100的径向由外至内的第一至第四圈上，所述第一圈上分布有18对即36个电极，所述第二圈上分布有14对即28个电极，所述第三圈上分布有10对即20个电极，所述第四圈上分布有6对即12个电极。所述电极的电极本体的正负极按环向方向逐一间隔设置，相邻两对电极通过电极板连接，硅棒间等距分布，间距为190mm-250mm，优选为220mm，相邻两硅棒通过横梁连接。

在本发明的一些具体示例中，如图1和图2所示，进气端管300为20-50个。其中，一个进气端管300设在底盘本体100的中心处，且其余进气端管300排列成多圈，多圈进气端管300设在相邻圈电极之间以及最内圈电极与底盘本体100的中心之间。

举例而言，如图1和图2所示，进气端管300为46个，其中45个进气端管300分布在沿底盘本体100的径向由外至内的第一至第四圈，所述第一圈上分布有20个进气端管，所述第二圈上分布有15个进气端管，所述第三圈上分布有6个进气端管，所述第四圈上分布有4个进气端管。此外，还有一个进气端管300设在底盘本体100的中心处，从而有效避免中心设置出气口而导致附近由憋压形成的流动死区，硅棒下部区域的生长速率得到提高显著。

在本发明的一些具体实施例中，如图1和图2所示，多个出气端管400在底盘本体100上排列成至少一圈，每圈出气端管400的相邻出气端管400之间设有进气端管300。

举例而言，如图1和图2所示，出气端管400可以为6个，6个出气端管400排列在第二圈进气端管300所在的圆周上，且进气端管300和出气端管400沿该圆周的周向交替设置，由此，出气端管400与进气端管300分散交叉布置，满足进气和出气两方面的均匀性，且利于硅棒的生长。

在本发明的一些具体示例中，如图2所示，底盘本体100包括上底板120、下底板130和多个导流板。

底盘法兰110与炉筒为配对法兰，保证设备的密封性。上底板120设在底盘法兰110内。下底板130设在底盘法兰110内且位于上底板120下方，下底板130与上底板120和底盘法兰110限定出冷却腔140。多个所述导流板设在冷却腔140内且在冷却腔140内限定出多个螺旋流道。

可选地，如图2所示，用于多晶硅还原炉的底盘组件1还包括多个进液管700和多个出液管800。

多个进液管700设在底盘本体100上且每个进液管700分别与多个所述螺旋流道连通，多个进液管700位于最外圈电极与最内圈电极之间以及底盘本体100的中心处。多个出液管800设在底盘本体100上且每个出液管800分别与多个所述螺旋流道连通，多个出液管800在底盘本体100的径向上位于最外圈电极的外侧。

多个所述螺旋流道从底盘本体100的中心旋向边缘。冷却液从进液管700进入冷却水腔后，均匀通过各螺旋流道，对上底板120、进气端管300、出气端管400和电极进行强制冷却。导流板设有适当的弧度，确保不会出现冷却死角而影响冷却效果。每个导流板上弧度变化较大的部分上设置若干连通孔，使得两侧冷却液相互流通，避免产生流动死区，冷却液在经过由中央到外圈若干层螺旋流道后，由出液管800流出，保证对底盘本体100散热冷却的均匀性。

举例而言，如图2所示，底盘本体100上设有7个进液管700和6个出液管800，进液管700和出液管800均与下底板130相连。

其中，多个进液管700分别嵌套在出气管600以及位于底盘本体100中心处的进气管500外，由此不仅可以保证冷却腔140能够同时在底盘本体100的中心和中间位置处流入冷却液，从而保证底盘本体100冷却的均匀性，而且可以减少底盘本体100下部的管路数量，节省底盘本体100下部的安装空间。

可选地，如图2所示，出液管800的上端高于冷却腔140的内底面，以保证冷却腔140内始终有一定高度的冷却液存在。

下面参考附图描述根据本发明实施例的多晶硅还原炉。根据本发明实施例的多晶硅还原炉包括根据本发明上述实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉，通过利用根据本发明上述实施例的用于多晶硅还原炉的底盘组件1，具有结构紧凑、节能高效、集成大型化、产量高等优点，能耗保持在42kwh/kg-si以下，单炉年产能≥650t，能有效降低多晶硅生产成本。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，包括：

底盘本体，所述底盘本体内限定有冷却腔；

多个电极，多个所述电极设在所述底盘本体上且在所述底盘本体上排列成多圈，每圈电极等间距设置且中心位于所述底盘本体的中心轴线上，多圈电极沿所述底盘本体的径向间隔设置；

多个进气端管，多个所述进气端管设在所述底盘本体上且位于相邻圈电极之间以及所述底盘本体的中心处；

多个出气端管，多个所述出气端管设在所述底盘本体上且位于最外圈电极与最内圈电极之间；

至少一个进气管，每个所述进气管与至少一个所述进气端管相连。

至少一个出气管，每个所述出气管与至少一个所述出气端管相连。

2.根据权利要求1所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述底盘本体的内直径为2800mm-3000mm，所述电极为48对。

3.根据权利要求1所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述电极为48对且在所述底盘本体上排列成4-6圈。

4.根据权利要求3所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述电极分布在沿所述底盘本体的径向由外至内的第一至第四圈上，所述第一圈上分布有18对电极，所述第二圈上分布有14对电极，所述第三圈上分布有10对电极，所述第四圈上分布有6对电极。

5.根据权利要求1所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，每个所述电极包括：

电极座，所述电极座设在所述底盘本体上；

电极本体，所述电极本体设在所述电极座上，其中，每圈电极的相邻两个电极本体的正负极反向设置且相邻两对电极通过电极板连接。

6.根据权利要求1所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述进气端管为20-50个，其中，一个进气端管设在所述底盘本体的中心处且其余进气端管排列成多圈，多圈进气端管设在相邻圈电极之间以及最内圈电极与所述底盘本体的中心之间。

7.根据权利要求6所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述其余进气端管分布在沿所述底盘本体的径向由外至内的第一至第四圈，所述第一圈上分布有20个进气端管，所述第二圈上分布有15个进气端管，所述第三圈上分布有6个进气端管，所述第四圈上分布有4个进气端管。

8.根据权利要求1所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，多个所述出气端管在所述底盘本体上排列成至少一圈，每圈出气端管的相邻出气端管之间设有进气端管。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述底盘本体包括：

底盘法兰；

上底板，所述上底板设在所述底盘法兰内；

下底板，所述下底板设在所述底盘法兰内且位于所述上底板下方，所述下底板与所述上底板和所述底盘法兰限定出所述冷却腔；

多个导流板，多个所述导流板设在所述冷却腔内且在所述冷却腔内限定出多个螺旋流道。

10.根据权利要求9所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，还包括：

多个进液管，多个所述进液管设在所述底盘本体上且每个所述进液管分别与多个所述螺旋流道连通，多个所述进液管位于最外圈电极与最内圈电极之间以及所述底盘本体的中心处；

多个出液管，多个所述出液管设在所述底盘本体上且每个所述出液管分别与多个所述螺旋流道连通，多个所述出液管在所述底盘本体的径向上位于最外圈电极的外侧。

11.根据权利要求10所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，多个所述进液管分别嵌套在所述出气管以及位于所述底盘本体中心处的进气管外。

12.根据权利要求10所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件，其特征在于，所述出液管的上端高于所述冷却腔的内底面。

13.一种多晶硅还原炉，其特征在于，包括根据权利要求1-12中任一项所述的用于多晶硅还原炉的底盘组件。