[实用新型]一种等离子加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种等离子设备，特别是一种等离子加热装置。

背景技术

碳化硅(SiC)是碳硅元素以共价健结合形成的具有金刚石结构的一种晶体物质,硬度高、耐高温、耐腐蚀、热导率高、宽带隙以及电子迁移率高,广泛应用于半导体行业。

目前工业上采用二氧化硅与碳元素和/或木片在电阻炉内高温反应生产得到SiC，例如中国专利文献公开的一种冶炼碳化硅的方法及其装置【CN1449995A】，其冶炼炉为电阻炉，反应料为碳质材料和二氧化硅材料，反应料混合后装在炉心周围，炉心由石墨粉组成。在反应时反应料堆积在炉心周围，使得反应料各处的温度不相同，造成反应料反应不完全，能量转化效率低；反应料内存在杂质，在反应时反应料堆积在一起，杂质也参杂在一起，造成反应后的碳化硅杂质含量较高，纯度较低。

中国专利文献公开了一种等离子加热器【CN201403245Y】，包括外枪体、内枪体、喷嘴、电极头和电极体；电极头安装在电极体前端，内冷却水管通入电极冷却空腔内，电极体上装有电极冷却水出口；电极体安装在内枪体内，并内枪体形成一空腔，进气管和该空腔相连，电极体和内枪体之间装有分流环；外枪体套装在内枪体上，并形成一外冷却腔，外冷却水管通入外冷却腔内，在外枪体上有外出水口和外冷却腔相连。该等离子加热器能产生等离子火焰。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种等离子加热装置，本实用新型解决的技术问题是提供化学反应所需的高温环境。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种等离子加热装置，包括内部为空腔的反应炉和至少一个等离子枪，其特征在于，所述等离子枪的等离子体喷射口位于反应炉内，所述等离子体喷射口处能产生等离子火焰，所述反应炉内还设置有出料口朝向等离子体喷射口的原料供给通道，上述的原料供给通道能将需要加热反应的原料输送到等离子火焰外侧。

本申请中采用的原料为二氧化硅或金属硅与碳源混合形成的呈颗粒状的原料，原料中碳源将二氧化硅或金属硅包覆，原料通过供给通道输送到等离子火焰外侧，在等离子火焰的加热下二氧化硅或金属硅与碳反应生成碳化硅，通过重力的作用碳化硅落入反应炉积蓄；由于原料是在等离子火焰外侧内发生反应且处在掉落过程中，因此每一个原料颗粒都能受到足够的加热并使得颗粒内的二氧化硅或金属硅与碳得到充分的反应，碳化硅的转化效率高，且能连续不间断的进行碳化硅的反应，生产效率高；在经过等离子火焰时原料中的一部分杂质气化，只有极少数的杂质落入反应炉，制得的碳化硅的纯度高。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉的内部空腔隔绝外界空气。由于碳化硅的反应是在高温下完成的，碳源容易与空气中氧气反应，反应炉内隔绝空气保证碳源只与二氧化硅或金属硅反应，能准确控制反应的进行，提高制得碳化硅的纯度。

在上述的等离子加热装置中，所述原料供给通道位于等离子枪的两侧。等离子火焰外侧的温度均相同，在单位时间内经过等离子火焰外侧的原料增加，提高碳化硅的制备速度。

作为另一种方案，在上述的等离子加热装置中，所述原料供给通道沿周向分布在等离子枪外围。等离子火焰外侧的温度均相同，在单位时间内经过等离子火焰外侧的原料增加，提高碳化硅的制备速度。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉底部设置有产品收集皿，上述产品收集皿与反应炉可拆连接。碳化硅落入产品收集皿内，在收集一定量的碳化硅后可以将产品收集皿从反应炉内取出，方便碳化硅拿取。

在上述的等离子加热装置中，所述反应炉上部具有与反应炉的空腔相连通的上排气通道，所述反应炉的侧部具有下排气通道。等离子枪在使用时会产生气流，上排气通道和下排气通道能引导气流从反应炉流出，且不会在反应炉内产生乱流，不会对等离子火焰造成影响。

在上述的等离子加热装置中，所述上排气通道和反应炉之间通过气流调整筒连通，所述气流调整筒呈圆台形，所述气流调整筒直径较小的一端位于反应炉内，所述气流调整筒直径较大的一端位于上排气通道内。气流调整筒的形状能引导其内的气流通过流至上排气通道，同时减少反应炉内的气流进入气流调整筒，减少对等离子火焰的影响。

在上述的等离子加热装置中，所述等离子枪和原料供给通道均位于气流调整筒内。等离子枪喷出的等离子火焰受到气流调整筒的保护，保证火焰的形状，使得原料从原料供给通道出来后位于等离子火焰的外侧。

在上述的等离子加热装置中，所述原料供给通道与等离子枪的夹角15-45度。

与现有技术相比，本等离子加热装置具有以下优点：