[发明专利]一种多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅还原炉，属于多晶硅生产技术领域。 

背景技术

在“改良西门子法”多晶硅生产技术中，气态氯硅烷在多晶还原炉中和氢气还原为多晶硅，氯硅烷和氢气按照一定的配比，从还原炉底部的炉盘上的进气喷嘴进入炉筒内，混合气体在装夹在电极对上的硅芯上高温进行还原后，未反应的尾气又从炉盘中央的尾气出口排出，进入下一工序。

还原反应是吸热反应，需要大量的热量来维持，但是由于还原炉的炉筒内壁温度超过200℃后，就会沉积硅油，严重影响炉壁对热量的反射，而且还原炉筒材质是不耐高温的不锈钢，为了保护炉筒不被损坏，也为了避免产生硅油，一般采用在炉筒壁的夹套中通入大量的水来冷却炉筒，一方面不停的加载电流来维持硅芯上反应所需温度，一方面又不断通入冷却水带走热量，这不可避免的导致还原电耗增高。

在还原炉中，气态氯硅烷和氢气是靠物料自身的压力喷入还原炉内，到炉顶后再折返，现有依靠喷嘴使物料气流喷高的方法，经过模拟计算及生产实际的验证，实际只能将气流喷到1米的高度，而硅棒高度一般在2.2米至2.8米之间，同时由于进气喷嘴和尾气出口都位于还原炉炉盘上，使得部分气流直接从压力低的尾气口流出而未喷到炉顶处，这导致炉筒内越往上物料越不足，物料越少则温度越高，温度越高则玉米花状多晶硅越严重，严重影响了多晶硅质量，硅棒顶部横梁处位置也经常由于没有足够的物料用于反应及对横梁进行冷却而导致横梁部位发生熔断现象，造成提前停炉和产量的损失。 

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多晶硅还原炉，在还原炉的炉筒内，设计有为进入还原炉的物料提供的导流空间，能够使物料强制上升到炉筒内的顶部，使硅棒上下都能有充足的物料进行反应，并能维持合适的温度，避免产生玉米花状多晶硅和熔断现象，同时本发明还能实现充分利用硅棒自身热量，达到降低还原电耗的目的。

本发明的一种多晶硅还原炉，采用的技术方案如下：

一种多晶硅还原炉，包括有炉盘，炉筒，设置于炉盘上的电极对、进气喷嘴和尾气出口，所述炉盘的中部，设置有圆筒结构的导流隔热罩Ⅰ；所述电极对和进气喷嘴均设置在导流隔热罩Ⅰ外侧的炉盘上；所述尾气出口设置在导流隔热罩Ⅰ内侧的炉盘上。

由于采用了上述技术方案，圆筒结构的导流隔热罩Ⅰ是一种结构简单、效率高、价格合理、组装和操作方便的能够实现导流的装置，能够有效地起到对进还原炉物料导流作用；导流隔热罩Ⅰ设置在炉盘的中部，导流隔热罩Ⅰ与炉筒之间形成的导流空间，为进入还原炉内的原料提供了流动的通道，成为原料气体至下而上的唯一流动方向而上升到还原炉内的顶部，再通过导流隔热罩Ⅰ内部的空间由顶部至上而下地从尾气出口排出；有效地克服了传统的还原炉设计中气流从炉盘进入，无法通过进气喷嘴喷到顶部，部分气流直接走捷径从压力低的尾气出口流出炉盘，导致炉体内越往上物料越不足的缺点；采用了导流隔热罩Ⅰ之后，还原炉内电极对上安装的硅芯的顶部能够获得足够的原料，并能够充分利用硅芯所产生的热量进行反应，不至于在顶部聚集大量的热量使得玉米花状多晶硅情况严重，甚至使硅棒熔断，或者这些热量被炉外的冷却水带走而增加能耗。

所述导流隔热罩Ⅰ外侧的炉盘上，还设置有导流隔热罩Ⅱ，所述导流隔热罩Ⅱ是与导流隔热罩Ⅰ同心的圆筒结构，所述电极对和进气喷嘴均设置在所述导流隔热罩Ⅰ和导流隔热罩Ⅱ之间的炉盘上。

由于采用了上述技术方案，炉体内部的空间和炉筒之间由于导流隔热罩Ⅱ的存在，使得热量能够由导流隔热罩Ⅱ进行反射和隔离，进一步降低了由炉筒的冷却水带走的热量，提高了热量利用率；导流隔热罩Ⅰ和导流隔热罩Ⅱ之的空间，有利于提高对进入还原炉物料向上的导流作用。 

所述电极对在导流隔热罩Ⅰ外侧排列形成两层以上的同心圆环，所述同心圆环与导流隔热罩Ⅰ同心，相邻的电极对排列而成的同心圆环之间，还设置有导流隔热罩Ⅲ，所述导流隔热罩Ⅲ是与导流隔热罩Ⅰ同心的圆筒结构。