一种电气可控的高效多晶硅还原炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电气可控的高效多晶硅还原炉，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，所述电极布置在所述底盘上的电极孔中，所述底盘上设有多个进气口和至少一个出气口，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心向外依次设有第1层～第n层同心圆，其中n≥4，每层同心圆上均匀分布有3*n对电极孔，最外层的同心圆上结合出气口设置至少3*(n‑1)对电极孔，每对电极孔硅芯实现搭接，同一层同心圆上的电极分为三组并与三相交流电源连接，所述三相交流电源至少有两组；在保证多晶硅质量的前提下，提高多晶硅产量，降低多晶硅的生产成本和能耗。

An electrically controlled high efficiency polysilicon reduction furnace

The utility model discloses an electrically controllable high polysilicon reduction furnace, which comprises a chassis and a furnace body, the furnace body is connected to the chassis and between the furnace body and the chassis defining a cavity is provided with a plurality of electrode reactor, the reactor cavity, the electrode arrangement of the electrode hole on the chassis. And the chassis is provided with a plurality of air inlet and at least one outlet, in the center of polysilicon reduction furnace chassis as the center outward are arranged first ~ n layer in a concentric circle, wherein n = 4, 3*n of the electrode holes are evenly distributed in each layer in a concentric circle, the outer concentric circle with a air outlet is arranged at least 3* (n 1) for each pair of electrode electrode hole, hole silicon core lap, electrode with a layer of concentric circles are divided into three groups and three-phase AC power supply is connected, the three-phase AC power supply at least two groups; to ensure the quality of polysilicon On the premise of this, the production cost and energy consumption of polysilicon can be reduced by increasing the production of polysilicon.

【技术实现步骤摘要】
一种电气可控的高效多晶硅还原炉
本技术涉及多晶硅生产领域，尤其涉及一种电气可控的高效多晶硅还原炉。
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还原炉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。核心反应器多晶硅还原炉的设计特别是底盘电极的布置方法与电气控制方法是直接影响多晶硅的产量、质量和生产成本的关键。多晶硅还原炉的设计趋向大型化，或在同结构尺寸下实现增产，即通过增加硅芯来提高单炉的产量和降低能耗。目前实际运行的多晶硅还原炉的电极排布和连接方式以圆周或六边形均匀排布，还原炉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及电极组的连接和电源控制系统对电极组的控制。还原炉内的热量系统包含了硅棒与硅棒的热量辐射、与炉壁的热量辐射以及炉体内的气流对流传热、冷却水的对流传热等。炉体内硅芯从内到外数量增加，为了维持多晶硅沉积速度均匀，必须使内外提供热源不同(即功率不同)，这就要求内外硅棒的电流实现分层控制，保证各层电流的独立控制，最终控制硅棒的生长形貌，提高正品率。目前尚无最优的还原炉底盘电极布置和连接方法来同时解决硅棒的生长产量、质量以及能耗问题。
技术实现思路
鉴于目前存在的上述不足，本技术提供一种电气可控的高效多晶硅还原炉，能够充分利用电源设备的功率负荷，又能实现电极的均匀排布和各层电极的电流独立控制。为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：一种电气可控的高效多晶硅还原炉，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，所述电极布置在所述底盘上的电极孔中，所述底盘上设有多个进气口和至少一个出气口，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心向外依次设有第1层～第n层同心圆，其中n≥4，每层同心圆上均匀分布有3*n对电极孔，最外层的同心圆上结合出气口设置至少3*(n-1)对电极孔，每对电极孔硅芯实现搭接，同一层同心圆上的电极分为三组并与三相交流电源连接，所述三相交流电源至少有两组。依照本技术的一个方面，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述进气口设有进气喷嘴，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，所述进气管分别与进气喷嘴一一对应连接，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的至少一个出气管，所述出气管分别与出气口一一对应连接。依照本技术的一个方面，所述进气喷嘴均匀分布在距相邻两层同心圆之间距离相等的一同心圆上。依照本技术的一个方面，相邻两层同心圆之间的间距与同心圆上电极孔之间的间距相等。依照本技术的一个方面，所述底盘的中心设有出气口。依照本技术的一个方面，所述出气口为3～6个，均布在最外层同心圆上。依照本技术的一个方面，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。依照本技术的一个方面，所述出气口连接有低温冷却尾气管。本技术实施的优点：本技术所述的电气可控的高效多晶硅还原炉，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，所述电极布置在所述底盘上的电极孔中，所述底盘上设有多个进气口和至少一个出气口，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心向外依次设有第1层～第n层同心圆(n≥4)，每层同心圆上均匀分布有3*n对电极孔，最外层的同心圆上结合出气口设置至少3*(n-1)对电极孔，每对电极孔硅芯实现搭接，同一层同心圆上的电极分为三组并与三相交流电源连接，所述三相交流电源至少有两组；充分利用了还原炉内的空间，实现了更密集且均匀的电极排布，采用内外功率均匀分相控制，既能充分利用电源设备的功率负荷，又能实现各层电极的功率独立控制，从而在保证多晶硅质量的前提下，提高多晶硅产量，降低多晶硅的生产成本和能耗。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为本技术所述的一种电气可控的高效多晶硅还原炉的结构示意图；图2为本技术所述的一种电气可控的高效多晶硅还原炉的底盘分布示意图；图3为本技术所述的一种电气可控的高效多晶硅还原炉的底盘电极分组示意图；图4为本技术所述的分组电极与三相电源连接示意图。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，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。如图1、图2、图3和图4所示，一种电气可控的高效多晶硅还原炉，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，所述反应器内腔中设有多个电极3，所述电极3布置在所述底盘1上的电极孔31中，所述底盘1上设有多个进气口11和至少一个出气口12，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心向外依次设有第1层～第n层同心圆(n≥4)，每层同心圆上均匀分布有3*n对电极孔，最外层的同心圆上结合出气口设置至少3*(n-1)对电极孔，每对电极孔硅芯实现搭接，同一层同心圆上的电极分为三组并与三相交流电源连接，所述三相交流电源至少有两组。在实际应用中，所述电极对数3n(n+1)/2对，其中，n为电极分布的层数，且n≥4，所述3n(n+1)/2对电极分为n层排列，每层按3对、6对、9对、…、3n对圆周排列，其中最外周结合出气口实现出气口内置，至少布置3(n-1)对电极。所述底盘上设有多个进气口，和至少一个出气口。所述电极的电气采用三相交流控制，控制相分组分级，n层电极采用至少两级六相控制。该反应器充分利用了还原炉内的空间，实现了更密集且均匀的电极排布，采用内外功率均匀分相控制，既能充分利用电源设备的功率负荷，又能实现各层电极的功率独立控制，从而在保证多晶硅质量的前提下，提高多晶硅产量，降低多晶硅的生产成本和能耗。所述电极上的高纯硅芯可采用顶部预加热预热后，施加6～12kV左右的高压击穿导电并被加热；或者直接施加高压击穿导电并被加热。所述n层电极的功率均相分级多相层独立控制，保证内外硅棒在生长过程中功率单独可调，从而达到每层温度可调的目的。在实际应用中，所述n层为5层，共计电极42对，所述5层电极分为内三圈和外两圈同心圆。所述内三圈同心圆为一级三相电源功率控制，外两圈同心圆为二级三相电源功率控制。实现独立控制。在实际应用中，所述底盘1下设有双层进气系统4和排气系统5，所述进气口11设有进气喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气可控的高效多晶硅还原炉，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，所述电极布置在所述底盘上的电极孔中，所述底盘上设有多个进气口和至少一个出气口，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心向外依次设有第1层～第n层同心圆，其中n≥4，每层同心圆上均匀分布有3*n对电极孔，最外层的同心圆上结合出气口设置至少3*(n‑1)对电极孔，每对电极孔硅芯实现搭接，同一层同心圆上的电极分为三组并与三相交流电源连接，所述三相交流电源至少有两组。

【技术特征摘要】
1.一种电气可控的高效多晶硅还原炉，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，所述电极布置在所述底盘上的电极孔中，所述底盘上设有多个进气口和至少一个出气口，以所述多晶硅还原炉底盘中心为中心向外依次设有第1层～第n层同心圆，其中n≥4，每层同心圆上均匀分布有3*n对电极孔，最外层的同心圆上结合出气口设置至少3*(n-1)对电极孔，每对电极孔硅芯实现搭接，同一层同心圆上的电极分为三组并与三相交流电源连接，所述三相交流电源至少有两组。2.根据权利要求1所述的电气可控的高效多晶硅还原炉，其特征在于，所述底盘下设有双层进气系统和排气系统，所述进气口设有进气喷嘴，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，所述进气管分别与进气喷嘴一一对应连接，所述排气系统包括出气盘管和与出气盘管相连的至少一个出气管，所述出气管分别与出气口一一对应连接。3.根据权利要求2所述的...

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