多晶硅铸锭炉保护气热循环系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多晶硅铸锭炉保护气热循环系统，进气管的出口处设置有螺旋桨，使得保护气形成有效的螺旋流动并带动硅液流动而有效排出杂质，废气经集气后排出至热交换器进行热交换以预热进入进气管的保护气后再进入吸收器吸收一氧化碳，净化后的保护气经干燥后进入回收罐以重复使用，有效避免了一氧化碳气体进入大气而导致危害发生，且净化后的保护气可以重复回收使用而降低了使用成本，且热交换器设置可以有效回收尾气热能并对进气预热以降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
多晶硅铸锭炉保护气热循环系统
本技术涉及一种多晶硅电池片生产
，特别涉及一种多晶硅铸锭炉，尤其是一种多晶硅铸锭炉保护气热循环系统。
技术介绍
多晶硅电池片的生产工序包括：坩埚喷涂→填料→铸锭→切割成块→线割成片→清洗干燥→检测→包装，其中，铸造多晶硅锭是一道重要的工艺，多晶硅铸锭的质量将直接影响太阳能电池的转换效率和质量。铸造多晶硅锭，是将填料后的坩埚放置在铸锭炉内，经过炉腔抽空、加热、熔化、长晶、退火、冷却后，完成硅锭的铸造。现有技术中多晶硅铸锭炉内设有顶部加热器和侧面加热器，顶部加热器和侧面加热器设为一体，通过顶部铜电极与炉体固定，顶部加热器和侧面加热器提供热量。在多晶硅锭铸造的整个过程中，为保证硅铸锭生产过程中适当的压力及周围的气氛一致，并及时带走从硅原料中挥发出的杂质，需要持续从石英坩埚上方通过石墨盖板中央的开孔通入保护气体，并流经硅料表面。常是直接在石墨盖板上开进气孔，然后通过进气管将保护气以直通的方式通入内腔以带走杂质气体，但直通的方式不能形成有效的回流，因而通常存在杂质气体去除效果不好的状况。此外，当保护气体与石墨护罩接触时会带入热场挥发物杂质(主要为一氧化碳)，这些挥发物杂质中的一部分在气流分布不当的情况下将继续随气流进入到硅料(包括硅原料、硅原料熔化后形成的硅熔液，以及硅熔液凝固后形成的硅锭)中，最终导致硅锭的碳元素含量或其它杂质含量偏高，影响硅锭作为太阳能级硅原料使用的效能。此外，如果将氩气保护气及其含有的一氧化碳气体排放进入大气，不仅存在一氧化碳爆炸或导致工人煤气中毒的危害，且昂贵的保护气直接排放造成生产成本增高。此外，作为尾气的保护气内含有大量的热能直接排放也会造成巨大的能耗，且新鲜保护气直接进入铸锭炉内也会吸收大量热能而对内部硅料融化及结晶造成较大影响而影响品质。因此，如何实现热能的有效循环回收及尾气处理，是本技术需要解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种多晶硅铸锭炉，其通过保护气热循环系统的设置，有效提高了铸锭炉的能效并减少环境污染。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种多晶硅铸锭炉保护气热循环系统，所述铸锭炉包括：炉体，所述炉体上设置有进气管，所述炉体内设置有保温护罩，所述保温护罩内设置有坩埚、对应所述坩埚的石墨护罩、对应所述石墨护罩的顶部加热器及侧部加热器以及位于所述石墨护罩底部的散热平台，所述顶部加热器与侧部加热器由安装在所述炉体顶部的外部加热铜电极控制以实现对石墨护罩顶部及侧部的外部加热，所述保温护罩及散热平台通过设置在所述炉体底部的石墨支柱来支撑，所述散热平台支撑所述石墨护罩；所述进气管的出口处设置有高纯度耐高温材质制备的螺旋桨，通过进气管的高速保护气气流冲击螺旋桨后使螺旋桨旋转，进而使得进入所述石墨护罩腔室内的保护气形成有效的螺旋流动，并进一步带动硅液流动而有效排出硅液内部杂质；所述石墨护罩包括石墨底板、石墨侧板及石墨盖板，所述石墨底板支撑所述坩埚；所述进气管通过所述石墨盖板连通至所述石墨护罩内部空间，所述石墨侧板与石墨盖板上设置有所述排气孔，所述排气孔排出的尾气经设置的集气罩集气后通过排气管排出至所述炉体外部，并导入至热交换器对尾气进行热交换处理；经过所述热交换器处理的尾气导入吸收器的吸收液内，且所述吸收器具有搅拌器用于搅拌吸收液；经吸收后的尾气经干燥器干燥后导入至尾气回收罐，尾气回收罐内的保护气经导气管引出并经过所述热交换器并与尾气实现热交换预热后进入所述进气管，经所述进气管及螺旋桨循环进入所述石墨护罩腔室内。其中，所述石墨侧板的排气孔设置在高于所述坩埚上边缘的位置处；所述石墨盖板的排气孔对应开设在所述集气罩的下方。进一步的，所述石墨侧板通过长度方向的卡槽与所述石墨底板周向凸出的卡块卡合连接；所述石墨底板上位于周向的卡块内侧设置有集液槽。其中，所述集液槽呈方形环状，所述集液槽的外侧壁沿高度方向与所述石墨侧板的内侧壁平齐，所述集液槽的内径小于所述坩埚的外径，所述集液槽的深度小于所述石墨底板厚度的二分之一。通过上述技术方案，本技术提供的多晶硅铸锭炉：①首先，其通过在进气管的出口处设置高纯度耐高温材质制备的螺旋桨，通过进气管的高速保护气气流冲击螺旋桨后使螺旋桨旋转，进而使得进入所述石墨护罩腔室内的保护气形成有效的螺旋流动，并进一步带动硅液流动而有效排出硅液内部杂质，废气通过设置在所述石墨护罩上的排气孔导出至所述石墨护罩的腔室外部，从而有效提高了硅液中杂质的排出效率，确保了多晶硅的质量；②其次，经集气罩集气后将混合气经排气管排出至热交换器进行热交换后的尾气进入吸收器以吸收一氧化碳，净化后的保护气经干燥后进入尾气回收罐以重复使用，有效避免了一氧化碳气体进入大气而导致危害发生，且净化后的保护气可以重复回收使用而降低了使用成本；③而且，尾气回收罐内的保护气通过导气管直接经过热交换器与尾气实现热交换进行预热，不仅有效回收了尾气的热能，且预热后的保护气进入铸锭炉内可以极大降低铸锭炉的热能损耗并避免铸锭炉内热量的变化影响硅料融化及结晶，从而实现了降低能耗与提高产品品质的双重功效；④通过石墨底板上一圈凸起的卡块，并配合集液槽回收利用，即使出现硅液溢流状况，也会由于集液槽的集液以及卡块的阻断而避免硅液进入铸锭炉，有效确保了铸锭炉的操作安全性以及减少资源浪费。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本技术实施例所公开的具有保护气热循环系统的多晶硅铸锭炉结构示意图；图2为本技术实施例所公开的多晶硅铸锭炉的坩埚组件的结构示意图。图中数字表示：11.炉体12.保温护罩13.石墨支柱14.散热平台15.石墨护罩16.顶部加热器17.侧部加热器18.外部加热铜电极19.进气管20.坩埚21.排气孔22.螺旋桨23.集气罩24.排气管25.热交换器26.石墨盖板27.吸收器28.尾气回收罐29.导气管31.石墨侧板32.石墨底板33.卡块34.集液槽具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参考图1，本技术提供的多晶硅铸锭炉尾气处理装置，铸锭炉包括：炉体11，炉体11上设置有进气管19，炉体11内设置有保温护罩12，保温护罩12内设置有坩埚20、对应坩埚20的石墨护罩15、对应石墨护罩15的顶部加热器16及侧部加热器17以及位于石墨护罩15底部的散热平台14，顶部加热器16与侧部加热器17由安装在炉体11顶部的外部加热铜电极18控制以实现对石墨护罩15顶部及侧部的外部加热，保温护罩12及散热平台14通过设置在炉体11底部的石墨支柱13来支撑，散热平台14支撑石墨护罩15；进气管19的出口处设置有高纯度耐高温材质制备的螺旋桨22，通过进气管19的高速保护气气流冲击螺旋桨22后使螺旋桨22旋转，进而使得进入石墨护罩15腔室内的保护气形成有效的螺旋流动，并进一步带动硅液流动而有效排出硅液内部杂质，废气通过设置在石墨护罩15上的排气孔导出至石墨护罩15的腔室外部，从而有效提高了硅液中杂质的排出效率，确保了多晶硅的质量；其中，石墨护罩15包括石墨盖板26、石墨侧板31及石墨底板32；进气管19通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅铸锭炉保护气热循环系统，所述铸锭炉包括：炉体，所述炉体上设置有进气管，所述炉体内设置有保温护罩，所述保温护罩内设置有坩埚、对应所述坩埚的石墨护罩、对应所述石墨护罩的顶部加热器及侧部加热器以及位于所述石墨护罩底部的散热平台，所述顶部加热器与侧部加热器由安装在所述炉体顶部的外部加热铜电极控制以实现对石墨护罩顶部及侧部的外部加热，所述保温护罩及散热平台通过设置在所述炉体底部的石墨支柱来支撑，所述散热平台支撑所述石墨护罩；其特征在于，所述进气管的出口处设置有高纯度耐高温材质制备的螺旋桨，通过进气管的高速保护气气流冲击螺旋桨后使螺旋桨旋转，进而使得进入所述石墨护罩腔室内的保护气形成有效的螺旋流动，并进一步带动硅液流动而有效排出硅液内部杂质；所述石墨护罩包括石墨底板、石墨侧板及石墨盖板，所述石墨底板支撑所述坩埚；所述进气管通过所述石墨盖板连通至所述石墨护罩内部空间，所述石墨侧板与石墨盖板上设置有所述排气孔，所述排气孔排出的尾气经设置的集气罩集气后通过排气管排出至所述炉体外部，并导入至热交换器对尾气进行热交换处理；经过所述热交换器处理的尾气导入吸收器的吸收液内，且所述吸收器具有搅拌器用于搅拌吸收液；经吸收后的尾气经干燥器干燥后导入至尾气回收罐，尾气回收罐内的保护气经导气管引出并经过所述热交换器并与尾气实现热交换预热后进入所述进气管，经所述进气管及螺旋桨循环进入所述石墨护罩腔室内。...

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅铸锭炉保护气热循环系统，所述铸锭炉包括：炉体，所述炉体上设置有进气管，所述炉体内设置有保温护罩，所述保温护罩内设置有坩埚、对应所述坩埚的石墨护罩、对应所述石墨护罩的顶部加热器及侧部加热器以及位于所述石墨护罩底部的散热平台，所述顶部加热器与侧部加热器由安装在所述炉体顶部的外部加热铜电极控制以实现对石墨护罩顶部及侧部的外部加热，所述保温护罩及散热平台通过设置在所述炉体底部的石墨支柱来支撑，所述散热平台支撑所述石墨护罩；其特征在于，所述进气管的出口处设置有高纯度耐高温材质制备的螺旋桨，通过进气管的高速保护气气流冲击螺旋桨后使螺旋桨旋转，进而使得进入所述石墨护罩腔室内的保护气形成有效的螺旋流动，并进一步带动硅液流动而有效排出硅液内部杂质；所述石墨护罩包括石墨底板、石墨侧板及石墨盖板，所述石墨底板支撑所述坩埚；所述进气管通过所述石墨盖板连通至所述石墨护罩内部空间，所述石墨侧板与石墨盖板上设置有所述排气孔，所述排气孔排出的尾气经设置的集气罩集气后通...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴贤，
申请(专利权)人：常州兆晶光能有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32