[发明专利]一种高效节能还原炉底盘和多晶硅还原炉

说明书

本发明公开一种高效节能还原炉底盘，包括底盘，所述底盘上设有中心进料口、n个电极圈层和n‑1个进料圈层，其中n≥4且n为正整数；所述电极圈层和进料圈层以中心进料口为圆心间隔设置；每个所述进料圈层设有不少于4个进料口；所述电极圈层从内向外计数，第n电极圈层设有4n对电极；同一电极圈层内相邻两个电极之间等间距设置；第n个所述电极圈层外设有出料圈层，所述出料圈层设有至少两个出料口，所述出料口等间距设置在出料圈层上。重新设计还原炉底盘上电极和进料口的布局，从而改进还原炉中进行反应的温场和气场，同时提高原料转换率，降低生产成本。本申请还提供一种包括上述高效节能还原炉底盘的多晶硅还原炉。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，具体涉及一种高效节能还原炉底盘和多晶硅还原炉。

背景技术

目前主流的多晶硅生产工艺技术为改良西门子法：采用与电极相连的硅芯作为沉积基底，采用高温还原工艺，以高纯的三氯氢硅在氢气气氛中还原沉积而生成多晶硅。

理论上，多晶硅还原炉内电极对数越多，即硅芯数越多，每炉多晶硅的产量越大；同时，单位面积内多晶硅硅芯数越多，占据了气体的空间，于是在相同原料气体流量下，单位体积内三氯氢硅原料的浓度变大，使得沉积速率加快，三氯氢硅的转化率也得以提高，使得生产成本和还原电耗下降。

然而实际上，随着多晶硅还原炉内对棒数的增加，多晶硅还原炉内复杂的化学反应以及传质、传热等过程对反应炉内温场(温度分布情况)和气场(气体浓度分布情况和流动情况)的扰动程度变大，使得原料气体难以在还原炉内均匀分布，部分硅芯周围的原料气体浓度偏低以及局部反应气体流速过快。为了使每根硅芯都能与原料气体充分接触进行反应，只能供入过量的原料气体，导致原料转换率不高与倒炉风险，造成生产成本增加与质量欠佳。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种高效节能还原炉底盘，重新设计还原炉底盘上电极、进料口和尾气出口的布局，从而改进还原炉中进行反应的温场和气场，使反应炉内气场更均匀，有利于多晶硅生产的稳定运行，提高生产速率、原料转换率，降低生产成本，保证了生产的经济效益。本申请还提供一种包括上述高效节能还原炉底盘的多晶硅还原炉。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种高效节能还原炉底盘，包括底盘本体，所述底盘本体上设有中心进料口、n个电极圈层和n-1个进料圈层，其中n≥4且n为正整数；所述电极圈层和进料圈层以中心进料口为圆心间隔设置；

每个所述进料圈层设有不少于4个进料口；

所述电极圈层从内向外计数，第一电极圈层设有4对电极，第二电极圈层设有8对电极，第三电极圈层设有12对电极……第n电极圈层设有4n对电极；同一电极圈层内相邻两个电极之间等间距设置；

第n个所述电极圈层外设有出料圈层，所述出料圈层设有至少两个出料口，所述出料口等间距设置在出料圈层上。

优选的，第n电极圈层包括第一电极组和第二电极组，所述第一电极组和第二电极组分别包括2n对电极；所述第一电极组和第二电极组轴对称设置；所述第一电极组和第二电极组接入不同的供电电源。

第n-1电极圈层包括第三电极组和第四电极组，所述第三电极组和第四电极组分别包括2(n-1)对电极；所述第三电极组和第四电极组呈轴对称设置；所述第三电极组和第四电极组接入不同的供电电源。

优选的，所述进料圈层上的进料口的内径相同且小于中心进料口的内径。

优选的，所述出料圈层上出料口的数量为2x个，其中x≥2且x为正整数。

优选的，在所述底盘本体上以所述中心进料口为极点，过所述第三电极圈层上任意一个电极引射线为极轴，建立极坐标系；第3y电极圈层上至少有一个电极位于极轴上，第3y-1电极圈层的电极和第3y-2电极圈层的电极对称分布在极轴两侧，其中y为正整数且3y≤n。