CN111039292A - 一种还原炉底盘结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种还原炉底盘结构，包括底盘主体(1)、从内到外依次布置在底盘主体(1)上的若干组硅棒(2)，以及布置在底盘主体(1)上的进气口(3)和出气口(4)，每组硅棒(2)由多对硅棒(2)围成一个同心圆，任意相邻两组硅棒之间的间距相等，并记为SA，同一组硅棒(2)中，任意一对硅棒(2)的两个硅棒(2)的间距记为SB，分别处于不同对硅棒(2)的任意相邻两个硅棒(2)的间距记为SC，且SB不等于SC。与现有技术相比，本发明通过控制同心圆间距相等，使得层间硅棒相互辐射距离相近，从而使得每根硅棒周围相互辐射热相互接近，同时采用进出气均匀分布的方式，保证温度场和流场的均匀，并且解决了大炉型的布棒尺寸大的问题。

Description

一种还原炉底盘结构
技术领域
本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种还原炉底盘结构。
背景技术
随着多晶硅生产工艺的不断更新完善，配套技术、设备的不断完善，多晶硅生产装备—还原炉不断朝着大型化发展；光伏市场的广阔前景与日益竞争激烈的多晶硅行业，也迫使着多晶硅产量的不断提高。因此大型还原炉是未来发展的必然趋势，而随着大型还原炉的发展，内部温场、流场的均匀问题更加凸显出来。传统还原炉的底盘一般是采用均匀布棒的方式，即所有硅棒分为多个同心圆的方式布置在底盘上，处于任一相同同心圆上的相邻两个硅棒的间距都相等，这种布棒方式必须要满足不同同心圆的间距从内到外不断增大才能满足还原炉内均匀进气的需求，从而使得同样大小内的还原炉内的硅棒布置数量等大大受限，进而造成单炉产量偏低，单位产品耗能大。与此同时，近年来多晶硅行业的竞争愈演愈烈，新旧产能淘汰日益残酷，因此低能耗高品质的大型还原炉需求已经日益迫切。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种还原炉底盘结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种还原炉底盘结构，包括底盘主体、从内到外依次布置在底盘主体上的若干组硅棒，以及布置在底盘主体上的进气口和出气口，每组硅棒由多对硅棒围成一个同心圆，任意相邻两组硅棒之间的间距记为SA，同一组硅棒中，任意一对硅棒的相邻两个硅棒的间距记为SB，分别处于不同对硅棒的任意相邻两个硅棒的间距记为SC，各组硅棒(2)的SA均相等，各组硅棒(2)的SB值也相等，且SB≤SC，SB＜SA。
进一步的，SB与SA的差值5mm～60mm。
进一步的，各组硅棒的SB相等。
进一步的，硅棒间距的设置上使得SB≤SC，且SC不相等。
进一步的，任意相邻两组硅棒之间的间距记为SA大于硅棒间距SB。
进一步的，不同组硅棒中，位于最外侧的一组硅棒的Sc值与最内侧的硅棒的Sc值小于其余中间位置的各组硅棒的Sc值，即如图1中的Sc5、SC1＜SC4/SC3/SC2。
进一步的，不同组硅棒中，位于最外侧的一组硅棒的Sc值与最内侧的硅棒的Sc值等于每对硅棒间距SB，即如图1中的Sc1＝SC5＝SB。
进一步的，位于最外侧的一组硅棒同心圆与设备内壁的距离(即如图1中的SD)≥300mm。
进一步的，相邻两组硅棒之间还等间距布置有呈同心圆形式的多个进气口，进气口同心圆优先布置在两组硅棒同心圆之间。
进一步的，相邻两组硅棒之间还等间距布置有呈同心圆形式的多个进气口，进气口数量优先选择等于其同心圆内与之最近的一组硅棒上的对数。
进一步的，位于底盘主体最外侧的一组硅棒的外侧还等间距布置有呈同心圆形式的多个出气口，出气口优先为4个，6个，8个。
进一步的，所述的硅棒设有四组或四组以上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、当还原炉炉型越大时，可以有效降低设备直径；
2、控制同心圆间距相等，使得各组间硅棒相互辐射距离相近，从而使得每对硅棒周围的辐射热相互接近，从而保证温度场均匀；
3、该还原炉底盘结构上布置的进气口，位于每两层硅棒中间的同心圆上，从几何分布上就是均匀的，再根据硅棒数量确定和调整进出气口数量，以使生产中的流场均匀。
附图说明
图1为本发明还原炉底盘结构的示意图；
图2为本发明还原炉的流场图；
图3为本发明还原炉的温度分布图。
图中标号所示：
1、底盘主体，2、硅棒，3、进气口，4、出气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种还原炉底盘结构，如图1所示，包括底盘主体1，以及布置在底盘主体1上的五组硅棒2，每组硅棒2内由等间距分布的成对的硅棒组成，并呈同心圆分布于底盘主体1上，相邻两组硅棒2之间的距离相同(即SA1＝SA2＝SA3＝SA4)。每组硅棒2中，每对硅棒2的间距按照从内到外顺序分别记为SB1、SB2、SB3、SB4、SB5，相邻两对硅棒2之间的间距则对应分别记为SC1、SC2、SC3、SC4、SC5。硅棒2设置有五组，底盘主体1上还布置有进气口3。进气口3布置于相邻两层硅棒2中间，呈同心圆分布。进气口3均匀分布。出气口4沿底盘主体1外缘均匀分布。每层硅棒同心圆中，一对硅棒2之间的间距相同，即SB1＝SB2＝SB3＝SB4＝SB5，此时设备使用时操作方便，同时，SB≤SC，SB＜SA。
本实施例在满足上述设置方式的前提下，同时，SB、SA的差值尽可能小，一般在5m-60mm之间，本实施例中优选为10mm左右。
实施例2
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：
不同组硅棒2中，每对硅棒2之间的间距相同，即SB1＝SB2＝SB3＝SB4＝SB5，此时设备使用时操作方便，同时，SB≤SC，SB＜SA，且不同组的SC相近。
实施例3
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：
不同组硅棒2中，每对硅棒2之间的间距相同，即SB1＝SB2＝SB3＝SB4＝SB5，设备使用时操作方便，同时，SB＝SC1＝SC5，而SC2、SC3、SC4根据布置的棒数不同而不同。此种设置使得，最外层硅棒较为紧密，不仅可以有效控制设备直径尺寸，而且可以布置尽可能多的硅棒，从而使得内圈硅棒的辐射热尽可能的少的直接辐射壁面达到节能的效果。
实施例4
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中：
各组硅棒2内的每对硅棒2之间的间距都相同，即SB1＝SB2＝SB3＝SB4＝SB5，设备使用时操作方便，同时，只在最外圈硅棒设置较小的SC值降低内部热辐射损失，此时各SA值设置为相等，其余SC值依据棒数在同心圆上的布置确定，但始终使得SC≥SB。
对比例1
与实施例1相比，本对比例采用同样组数的硅棒设置，不同的是，每组硅棒的任意两个相邻的硅棒之间的间距相等，即对应到图1中，则为SB1＝SB2＝SB3＝SB4＝SB5＝SC1＝SC2＝SC3＝SC4＝SC5。
与实施例1相比，当硅棒组数在四组及四组以上时，实施例1可以将其调整为比对比例1多一组硅棒，这样在同样的空间下，实施例1将更加均匀，不会有局部大空白。在此情况下布置的进气口在单位面积上的进气就更加均匀，如图2所示的流场图所示。另外，通过实施例1的硅棒和进气口的布置，使得任一硅棒周围热辐射相当，进而炉内各处温度相当，如图3所示，益于硅棒生长。
与实施例1相比，当硅棒组数在四组及四组以上时，实施例1可以有效减少最外圈硅棒对数，最外圈硅棒对数的减少直接减小了还原炉的布棒范围，此时有利于控制壁面距离和还原炉尺寸。壁面距离越大越利于还原炉的节能，还原炉尺寸变小直接降低设备成本，占地面积。特别是当硅棒组数在七组及七组以上时，以上效果更加明显。
此外，对实施例1和对比例1的还原炉底盘结构组装得到的还原炉(其余条件均不变，仅硅棒布置形式不同)的性能进行测试，可以发现，采用本实施例的硅棒布置方式的还原炉底盘结构，可以有效降低设备尺寸，节省投资；可以使得能耗从(60kwh/(kg·si))降低至(35kwh/(kg·si))；同时，单炉产量提高10％以上，平均生长时间可以从(130h～140h)降低至(105h～120h，)。
总的来说，通过采用本发明的硅棒布置方式，可以带来以下优点：
(1)、能耗降低：单炉产量提高而单炉能耗提高相对降低，热辐射损失减少。
(2)、单炉产量：本发明涉及还原炉在均匀的进出气与硅棒布置配合下，使得流场和温场更加均匀，获得更好的生长环境，达到提高产量10％。
(3)、平均生长时间：在所述还原炉的生长环境下，硅棒沉积速度更佳，在同等硅棒直径下，生长时间更短。
(4)、还原炉在同等情况下，可布置更多的硅棒，或能拥有更大的硅棒间距，以适应生长出更大直径的硅棒，因此还原炉在单炉产量上具有极大优势。
以上各实施例中，进气口3数量优先选择等于其同心圆内与之最近的一组硅棒上的对数。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种还原炉底盘结构，其特征在于，包括底盘主体(1)、从内到外依次布置在底盘主体(1)上的若干组硅棒(2)，以及布置在底盘主体(1)上的进气口(3)和出气口(4)，每组硅棒(2)由多对硅棒(2)围成一个同心圆，任意相邻两组硅棒之间的间距相等，并记为SA，同一组硅棒(2)中，任意一对硅棒(2)的两个硅棒(2)的间距记为SB，分别处于不同对硅棒(2)的任意相邻两个硅棒(2)的间距记为SC，各组硅棒(2)的SA均相等，各组硅棒(2)的SB值也相等，且SB≤SC，SB＜SA。
2.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，SB与SA的差值为5mm～60mm。
3.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，不同组硅棒(2)中的SC值不相等，且不等于SB。
4.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，不同组硅棒中，位于最外侧的一组硅棒的Sc值与最内侧的一组硅棒的Sc值小于其余中间组的Sc值。
5.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，不同组硅棒中，位于最外侧的一组硅棒的Sc值与最内侧的一组硅棒的Sc值等于SB。
6.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，相邻两组硅棒(2)之间还等间距布置有呈同心圆形式均布的多个进气口(3)。
7.根据权利要求6所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，所述的进气口在每一同心圆上的数量等于其同心圆内与之最近的一组硅棒的对数。
8.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，位于底盘主体(1)最外侧的一组硅棒(2)的外侧还等间距布置有呈同心圆形式均布的多个出气口(4)。
9.根据权利要求1所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，所述的硅棒(2)设有四组或四组以上。
10.根据权利要求9所述的一种还原炉底盘结构，其特征在于，所述的硅棒(2)设有5组。
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