还原炉全自动平稳运行方法技术

本发明专利技术提供一种还原炉全自动平稳运行方法，包括：依次进行氮气气密和氮气置换，直至满足还原炉的高压启动条件，然后向还原炉内的硅芯提供升电流；待高压击穿硅芯后，按照预设的氢气和三氯氢硅进料曲线坡度式增大氢气和三氯氢硅进料调节阀的开度，以及按照预设的升电流曲线坡度式增加输入硅棒的电流大小；按照预设的氢气和三氯氢硅降料曲线坡度式减小氢气和三氯氢硅进料调节阀的开度，按照预设的降电流曲线坡度式降低输入硅棒的电流大小，以及依次进行氮气和氢气的置换并带走炉内残余物料及热量。本发明专利技术在还原炉启炉期，平滑均匀地提高反应物料的流量和电流量，精确的完成气体置换，以及在还原炉停炉期，平滑均匀地降低反应物料的流量和电流量。

Full automatic and smooth operation method of reduction furnace

The invention provides a fully automatic and stable operation method of a reduction furnace, which comprises: successively carrying out nitrogen gas tightness and nitrogen replacement until the high-pressure start-up conditions of the reduction furnace are satisfied, and then providing a rising current to the silicon core in the reduction furnace; after high-voltage breakdown of the silicon core, hydrogen is increased according to the preset hydrogen and trichlorosilicon feed curve gradient type. The opening of the gas and trichlorosilane feeding control valve and the increase of the current input silicon rod according to the preset ascending current curve gradient are introduced; the opening of the hydrogen and trichlorosilane feeding control valve is reduced according to the preset descending current curve gradient according to the preset hydrogen and trichlorosilane feeding curve gradient, and the input silicon rod is reduced according to the preset descending current curve gradient. The size of the current and the replacement of nitrogen and hydrogen in turn are carried out and the residual materials and heat in the furnace are taken away. During the start-up period of the reduction furnace, the flow and current of the reaction material are smoothly and evenly increased, the gas displacement is accurately completed, and the flow and current of the reaction material are smoothly and evenly reduced during the shutdown period of the reduction furnace.

【技术实现步骤摘要】
还原炉全自动平稳运行方法
本专利技术涉及还原炉应用
，具体涉及一种还原炉全自动平稳运行方法。
技术介绍
目前，在多晶硅冶炼行业中，一般采用改良西门子法来生产多晶硅，其工艺过程具体为：将物料三氯氢硅(SiHCl3)和氢气(H2)通入到还原炉内，在1100℃的硅芯上发生还原反应并在硅芯上沉积成多晶硅棒。其中，还原炉的进料控制普遍由人工操作实现。具体地，在还原炉初期，通过手动操作进料调节阀增加三氯氢硅、氢气的流量，增加硅棒电流，且增加方式一般为阶梯式突升。以物料三氯氢硅的进料曲线为例，如图1所示，横轴为进料时间(t)，单位为min，纵轴为进料量(F)，单位为Kg/h。可见，三氯氢硅的进料曲线呈阶梯式突升，进料时采用人工操作的方式，并根据时间对阀门进行调整，当对应时间点一到就开始提料，工艺过渡不够平缓。这种阶梯式突升的方式在一定程度上会引起还原炉内的硅芯剥离，从而导致多晶硅生长异常，产生异常料。而且，若由于人工操作失误而造成还原炉进料异常，也会导致异常料的产生。在还原炉停炉过程中，通过手动操作进料调节阀降低三氯氢硅、氢气的流量，降低硅棒电流，且降低方式一般为阶梯式突降，工艺过渡不够平缓，这种阶梯式突降的方式在一定程度上会引起还原炉内倒炉、裂棒。在初始反应时，需要向还原炉内的硅芯提供大电流，利用所述大电流对高阻抗的硅芯进行击穿，以产生热量从而对还原炉内的硅芯进行加热直至达到反应温度(1100℃)。而且，随着硅棒生长越来越粗，需要提高电流以实现物料的吸附。然而，现有升电流的方式多为半自动模式，即：操作员根据经验周期性的手动更改电流的幅度，随后再使电流自动增长。由于手动操作不确定的因素太多，且多长时间改变一次升幅、每次改变多少电流值也仅由操作者凭经验确定，造成升电流没有固定模式，导致硅棒的生长参差不齐。此外，在还原炉的运行过程中，进料调节阀开度调整的频次较高，手动控制的工作量非常大，易出现由于人工原因而导致的对还原炉启停炉的监控不到位，对还原炉启停炉工艺过程控制不及时，在工艺流程切换过程中控制准确度低，以及启停炉周期较长，增加了单炉生长全流程周期等问题，生产效率低下。具体地，在还原炉启停炉过程中，氮气臵换、氢气臵换过程阀门开关频繁，手动控制工作量非常大。而且，由于控制炉次多，手动操作量大，故而经常监控不到位，导致臵换气体浪费；对还原炉启停炉工艺过程的控制也不够及时，造成启停炉周期较长。同时，还存在人员误操作的情况。在还原炉启停炉臵换泄压时，考虑到尾气处理装臵接收问题，需通过人工调节尾气手阀开度来保证泄压的安全，即：泄压也采用手动方式操作。具体地，现场操作人员根据下游尾气处理装臵的压力大小，凭借操作经验手动调节尾气手阀的开度以调节压力，从而保证泄压的安全。但是，这种手动泄压方式无法实时调节压力，还会使还原尾气的压力呈阶梯式突变，易造成下游尾气处理装臵的压力过高，甚至发生闪爆或冒浓烟的情况。由于多晶硅生产过程具有周期性，如何在还原炉启炉期，平滑均匀地提高反应物料的流量，精确的完成气体臵换，平缓均匀地提升电流量，以及在还原炉停炉期，平滑均匀地降低反应物料的流量，平缓均匀地降低电流量，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种还原炉全自动平稳运行方法，能够在还原炉启炉期，平滑均匀地提高反应物料的流量，精确的完成气体置换，平缓均匀地提升电流量，以及在还原炉停炉期，平滑均匀地降低反应物料的流量，平缓均匀地降低电流量。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种还原炉全自动平稳运行方法，其包括如下步骤：顺序控制启炉：依次进行氮气气密和氮气置换，直至满足还原炉的高压启动条件，然后向还原炉内的硅芯提供升电流；还原炉运行：待高压击穿硅芯后，按照预设的氢气和三氯氢硅进料曲线坡度式增大氢气进料调节阀和三氯氢硅进料调节阀的开度，以及按照预设的升电流曲线坡度式增加输入硅棒的电流大小；顺序控制停炉：按照预设的氢气和三氯氢硅降料曲线坡度式减小氢气进料调节阀和三氯氢硅进料调节阀的开度，按照预设的降电流曲线坡度式降低输入硅棒的电流大小，以及依次进行氮气和氢气的置换并带走炉内残余物料及热量。可选地，在所述顺序控制启炉步骤中，所述还原炉的高压启动条件为：充氮气后还原炉内的压降符合预设充压条件，以及氮气置换的次数达到预设次数。可选地，所述顺序控制启炉步骤在依次进行氮气气密和氮气置换之前还包括：将尾气管线、废气管线、氢气管线和三氯氢硅管线上的控制阀门全部关闭，以及对还原炉进行时间复位。可选地，所述控制阀门采用气动控制阀门。可选地，在顺序控制启炉后，还包括如下步骤：按照预设的尾气泄压曲线坡度式增大尾气调节阀的开度。可选地，所述预设的氢气进料曲线、三氯氢硅进料曲线、升电流曲线、降电流曲线、氢气降料曲线和三氯氢硅降料曲线的获取方式为：针对各条曲线对应的主体，获取其在各个时间点的期望值，根据每相邻两个时间点对应的经验值推算出这两个时间点所在时间段对应的函数，从而获取由连续时间段对应的函数组成的曲线。可选地，在顺序控制启炉后，还包括如下步骤：对于经尾气处理得到的不含氢废气，当其压力和流量满足预设的第一泄压条件时，使不含氢废气切断阀打开；对于经尾气处理得到的含氢废气，当其压力和流量满足预设的第二泄压条件时，使含氢废气切断阀打开；使尾气调节阀按照预设的尾气泄压曲线进行动作，直至泄压完毕后关闭尾气调节阀，以及不含氢废气与含氢废气切断阀，从而完成还原炉的泄压工作。可选地，在泄压完毕后，还包括如下步骤：先关闭尾气调节阀，再关闭不含氢废气与含氢废气切断阀。可选地，在顺序控制启炉后，还包括如下步骤：对于经尾气处理得到的含氢废气，当其压力和流量满足预设的第二泄压条件时，在接收到泄压确认信息，以及主控与现场确认具备第二泄压条件后，再打开含氢废气切断阀。可选地，各个还原炉的泄压工作还包括：实时收集各个还原炉的泄压请求，并按时间先后顺序形成泄压请求列表，然后按泄压请求列表依次通知各个还原炉开始泄压工作，且在泄压请求列表上，前一个还原炉泄压工作完成后再通知下一个还原炉开始泄压工作。有益效果：本专利技术所述还原炉全自动平稳运行方法基于现有的DCS系统，能够实现还原炉生产过程中启炉、运行、停炉的自动无缝衔接、沉积过程自动控制，从而实现资源最优控制，最终实现还原炉全自动控制。附图说明图1为现有技术中物料三氯氢硅的阶梯式进料图；图2为本专利技术实施例提供的还原炉全自动平稳运行方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的物料三氯氢硅的坡度式自动进料曲线图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例提供一种还原炉全自动平稳运行方法，具体为一种还原炉启炉、运行、停炉的自动无缝衔接方案。如图2所示，所述运行方法包括如下步骤S101～S103。S101.顺序控制启炉：通过编写顺序控制程序，来实现程序控制的顺序控制启炉功能。具体包括如下步骤S101-1～S101-4。S101-1.初始化：将尾气管线、废气管线、氢气管线和三氯氢硅管线上的控制阀门全部关闭。具体包括：氮气管线切断阀、氢气管线切断阀、含氢废气切断阀、不含氢废气切断阀、尾气调节阀、三氯氢硅(TCS)进料调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种还原炉全自动平稳运行方法，其特征在于，包括如下步骤：顺序控制启炉：依次进行氮气气密和氮气置换，直至满足还原炉的高压启动条件，然后向还原炉内的硅芯提供升电流；还原炉运行：待高压击穿硅芯后，按照预设的氢气和三氯氢硅进料曲线坡度式增大氢气进料调节阀和三氯氢硅进料调节阀的开度，以及按照预设的升电流曲线坡度式增加输入硅棒的电流大小；顺序控制停炉：按照预设的氢气和三氯氢硅降料曲线坡度式减小氢气进料调节阀和三氯氢硅进料调节阀的开度，按照预设的降电流曲线坡度式降低输入硅棒的电流大小，以及依次进行氮气和氢气的置换并带走炉内残余物料及热量。

【技术特征摘要】
1.一种还原炉全自动平稳运行方法，其特征在于，包括如下步骤：顺序控制启炉：依次进行氮气气密和氮气置换，直至满足还原炉的高压启动条件，然后向还原炉内的硅芯提供升电流；还原炉运行：待高压击穿硅芯后，按照预设的氢气和三氯氢硅进料曲线坡度式增大氢气进料调节阀和三氯氢硅进料调节阀的开度，以及按照预设的升电流曲线坡度式增加输入硅棒的电流大小；顺序控制停炉：按照预设的氢气和三氯氢硅降料曲线坡度式减小氢气进料调节阀和三氯氢硅进料调节阀的开度，按照预设的降电流曲线坡度式降低输入硅棒的电流大小，以及依次进行氮气和氢气的置换并带走炉内残余物料及热量。2.根据权利要求1所述的运行方法，其特征在于，在所述顺序控制启炉步骤中，所述还原炉的高压启动条件为：充氮气后还原炉内的压降符合预设充压条件，以及氮气置换的次数达到预设次数。3.根据权利要求1所述的运行方法，其特征在于，所述顺序控制启炉步骤在依次进行氮气气密和氮气置换之前还包括：将尾气管线、废气管线、氢气管线和三氯氢硅管线上的控制阀门全部关闭，以及对还原炉进行时间复位。4.根据权利要求3所述的运行方法，其特征在于，所述控制阀门采用气动控制阀门。5.根据权利要求1-4中任一项所述的运行方法，其特征在于，在顺序控制启炉后，还包括如下步骤：按照预设的尾气泄压曲线坡度式增大尾气调节阀的开度。6.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述预设的氢气进料曲线、三氯氢硅进料曲线、升电流曲线、降电流曲线、氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，胡海勇，宋永刚，俞清华，张博，陈朝霞，
申请(专利权)人：新特能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65