一种气相可控型多晶硅还原炉制造技术

本发明专利技术公开了一种气相可控型多晶硅还原炉，包括底盘和炉体，炉体连接在底盘上且在炉体与底盘之间限定出反应器内腔，所述反应器内腔中设有多个电极，所述电极按规律布置在所述底盘上，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述炉体顶部设有预热系统，所述底盘上设有多个进气喷嘴，所述双层进气系统包含双层进气环管和与双层进气环管相连的多个进气管，所述进气管分别与喷嘴一一对应连接，所述底盘上设有多个出气口，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的多个出气管，所述出气管分别与出气口一一对应连接，所述底盘上设有冷却水流道，所述冷却水流道包括设于底盘中心的进水口和多个排水口，所述排水口与出气口一一对应设置。

A gas phase controlled polysilicon reduction furnace

The invention discloses a gas phase controlled polycrystalline silicon reduction furnace, which comprises a chassis and a furnace body, the furnace body is connected to the chassis and a reactor chamber is defined between the furnace body and the chassis. A plurality of electrodes are arranged in the inner chamber of the reactor, and the electrodes are arranged on the chassis in accordance with the law. A preheating system is arranged on the top of the furnace body, and a plurality of inlet nozzles are arranged on the chassis. The double-layer inlet system comprises a double-layer inlet ring pipe and a plurality of inlet pipes connected with the double-layer inlet ring pipe. The inlet pipes are respectively connected with the nozzles one by one, and the chassis is provided with a plurality of outlets, and the exhaust pipes are arranged on the chassis. The system comprises an outlet coil and a plurality of outlet pipes connected with the outlet coil. The outlet pipes are respectively connected one by one with the outlet. A cooling water channel is arranged on the chassis. The cooling water channel comprises an inlet and a plurality of drainage outlets arranged at the center of the chassis, and the drainage outlet is one by one corresponding to the outlet.

【技术实现步骤摘要】
一种气相可控型多晶硅还原炉
本专利技术涉及多晶硅生产领域，尤其涉及一种气相可控型多晶硅还原炉。
技术介绍
目前国内外多晶硅生产企业主要采用“改良西门子法”，其生产流程是利用氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，然后提纯三氯氢硅后与氢气按一定比例混合后，在一定的温度压力下从气相沉积反应器的底盘上的进气口进入炉体内，在通电的高温硅棒上沉积生成多晶硅，反应尾气经底盘上的出气口排出。多晶硅气相沉积反应器是改良西门子法多晶硅生长的关键反应器，反应器的设计直接影响多晶硅的产量、质量和生产成本，也是整个生产系统能耗控制的关键。随着多晶硅的产品质量要求提高，对反应器的性能要求越来越高。多晶硅气相沉积反应器的设计趋向精确化，功能化。一方面要求通过提高单位体积内的产量实现单炉单位质量能耗的降低，一方面通过反应器内温度、流量的精确控制，提高产品的质量和单位质量的转化率，从而实现质量的提升和物耗、能耗的降低，有效控制成本。多晶硅内气场和热场是否合理是由底盘上电极、进气口和出气口的排布决定的，同时底盘上电极排布决定着底盘上电极及电极组的连接和电源控制系统对电极组的控制。目前实际运行的多晶硅还原炉均不能实现生长过程中的调节控制，造成气相流动、温度的不可控，造成原料转化率低，产品质量不高。
技术实现思路
鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种气相可控型多晶硅还原炉，能够通过优化的电极、进出气排布方式和连接方式实现气相进气的可控调节。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种气相可控型多晶硅还原炉，所述还原炉包括底盘和炉体，炉体连接在底盘上且在炉体与底盘之间限定出反应器内腔，所述反应器内腔中设有多个电极，所述电极按规律布置在所述底盘上，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述炉体顶部设有预热系统，所述底盘上设有多个进气喷嘴，所述双层进气系统包含双层进气环管和与双层进气环管相连的多个进气管，所述进气管分别与多个喷嘴一一对应连接，所述底盘上设有多个出气口，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的多个出气管，所述出气管分别与多个出气口一一对应连接，所述底盘上设有冷却水流道，所述冷却水流道包括设于底盘中心的进水口和多个排水口，所述排水口与多个出气口一一对应设置。依照本专利技术的一个方面，所述底盘上设有电极孔，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心设一正六边形，再以所述正六边形的六条边展开形成6个正六边形，在形成的24个顶点上各分布1个电极孔，外圈电极孔按环向对称紧凑布置，至少布置两圈，形成至少36对电极孔，硅芯按照中心六边形、外圈环向混合搭接。依照本专利技术的一个方面，所述7个正六边形的中心分别设有1个进气喷嘴，外圈的进气喷嘴与环向搭接的硅芯形成同心圆环向布置至少三圈。依照本专利技术的一个方面，所述外圈任一环形的多个喷嘴和其相邻的圈上的电极沿用向交错布置。依照本专利技术的一个方面，所述出气口按照内外圈组合布置,均布在外圈硅芯同心圆上，形成对称布置。依照本专利技术的一个方面，所述炉体内设有高温水冷却腔，所述高温冷却腔连接有高温冷却水进口和高温冷却水出口，所述高温冷却水进口位于所述炉体的底部，所述高温冷却水出口位于所述炉体的顶部。依照本专利技术的一个方面，所述高温水冷却腔内由下至上环绕形成螺旋状冷却流道。依照本专利技术的一个方面，所述排水口连接有低温冷却管。依照本专利技术的一个方面，所述出气口连接有尾气管。依照本专利技术的一个方面，所述低温冷却管套设在所述尾气管上形成低温冷却尾气管。依照本专利技术的一个方面，所述预热系统通过法兰连接在所述还原炉顶部。本专利技术实施的优点：本专利技术所述的气相可控型多晶硅还原炉，包括底盘和炉体，炉体连接在底盘上且在炉体与底盘之间限定出反应器内腔，所述反应器内腔中设有多个电极，所述电极按规律布置在所述底盘上，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述炉体顶部设有预热系统，所述底盘上设有多个进气喷嘴，所述双层进气系统包含双层进气环管和与双层进气环管相连的多个进气管，所述进气管分别与多个喷嘴一一对应连接，所述底盘上设有多个出气口，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的多个出气管，所述出气管分别与多个出气口一一对应连接，所述底盘上设有冷却水流道，所述冷却水流道包括设于底盘中心的进水口和多个排水口，所述排水口与多个出气口一一对应设置；通过双层环管控制不同内外混合型布置的进气喷嘴实现分圈分区控制；双层进气系统结构混合型电极排布结构和进气喷嘴与电极的综合布置，可以实现气相的可变调节，根据硅的气相沉积工艺过程调节气相的流量和流速，优化气相流动与温度，提高原料气的转化率，同时有效控制气相流动可以优化棒表面气体的更新，提高产品的质量。双层进气系统与底盘进气喷嘴直接连通，降低流动阻力，不需要气体的二次分配，更容易完成气相的调控。进一步的，还原炉底盘采用混合型排布，即中心采用六边形布置，可以增加中心的气相空间，降低中心的温度，避免副产物的生成。由于每根硅芯对应的等距进气源，还原炉内流场能均匀分布，有利于硅棒均匀生长。内部硅芯六边形布置，辐射均匀，外部环形紧密布置，使还原炉中气场能够最大化合理利用热能，合理调节内外的辐射热。同时避免炉筒内侧的冷却壁面带走过多热量，降低热量损耗。可以提高反应选择性，提高产量，降低消耗。同时，该优化设计使得还原炉的制造成本有效降低，占地空间小，有利于大规模用于生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所述的一种气相可控型多晶硅还原炉的结构示意图；图2为本专利技术所述的一种气相可控型多晶硅还原炉的底盘分布示意图；图3为本专利技术所述的一种气相可控型多晶硅还原炉的底盘流道示意图。图2中，1～72为电极孔，1a～37a为进气喷嘴，1b～6b为出气口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、图2和图3所示，一种气相可控型多晶硅还原炉，所述还原炉包括底盘1和炉体2，炉体2连接在底盘1上且在炉体2与底盘1之间限定出反应器内腔101，所述反应器内腔101中设有多个电极3，所述电极3按规律布置在所述底盘1上，所述底盘1下设有双层进气系统4和排气系统5，所述炉体2顶部设有预热系统6，所述底盘1上设有多个进气喷嘴，所述双层进气系统4包含双层进气环管41和与双层进气环管相连的多个进气管42，所述进气管42分别与多个喷嘴一一对应连接，所述底盘1上设有多个出气口，所述排气系统5包括出气盘管51和与出气盘管相连的多个出气管52，所述出气管52分别与多个出气口一一对应连接，所述底盘1上设有冷却水流道11，所述冷却水流道11包括设于底盘中心的进水口12和多个排水口，所述排水口与多个出气口一一对应设置。其中，所述底盘1上设有电极孔1a～37a，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心设一正六边形，再以所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气相可控型多晶硅还原炉，所述还原炉包括底盘和炉体，炉体连接在底盘上且在炉体与底盘之间限定出反应器内腔，其特征在于，所述反应器内腔中设有多个电极，所述电极按规律布置在所述底盘上，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述炉体顶部设有预热系统，所述底盘上设有多个进气喷嘴，所述双层进气系统包含双层进气环管和与双层进气环管相连的多个进气管，所述进气管分别与多个喷嘴一一对应连接，所述底盘上设有多个出气口，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的多个出气管，所述出气管分别与多个出气口一一对应连接，所述底盘上设有冷却水流道，所述冷却水流道包括设于底盘中心的进水口和多个排水口，所述排水口与多个出气口一一对应设置。

【技术特征摘要】
1.一种气相可控型多晶硅还原炉，所述还原炉包括底盘和炉体，炉体连接在底盘上且在炉体与底盘之间限定出反应器内腔，其特征在于，所述反应器内腔中设有多个电极，所述电极按规律布置在所述底盘上，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述炉体顶部设有预热系统，所述底盘上设有多个进气喷嘴，所述双层进气系统包含双层进气环管和与双层进气环管相连的多个进气管，所述进气管分别与多个喷嘴一一对应连接，所述底盘上设有多个出气口，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的多个出气管，所述出气管分别与多个出气口一一对应连接，所述底盘上设有冷却水流道，所述冷却水流道包括设于底盘中心的进水口和多个排水口，所述排水口与多个出气口一一对应设置。2.根据权利要求1所述的气相可控型多晶硅还原炉，其特征在于，所述底盘上设有电极孔，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心设一正六边形，再以所述正六边形的六条边展开形成6个正六边形，在形成的24个顶点上各分布1个电极孔，外圈电极孔按环向对称紧凑布置，至少布置两圈，形成至少36对电极孔，硅芯按照中心六边形、外圈环向混合搭接。3.根据权利要求2所述的气相可控型多晶硅还原炉，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程佳彪，张华芹，
申请(专利权)人：上海韵申新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31