[发明专利]一种改进型多晶硅还原炉及其多晶硅还原生产方法

说明书

本发明公开了一种改进型多晶硅还原炉及其多晶硅还原生产方法，包括炉筒、底盘、连通于炉筒底部的底部尾气管路和尾气二次进口管路以及连通于炉筒顶部的顶部尾气管路，且顶部尾气管路的另一端分别通过第一调流阀和第二调流阀连通至尾气二次进口管路和底部尾气管路；其中，根据流量计调控第一调流阀和第二调流阀的开度大小以调节底部尾气管路的尾气流量，且根据温度计调节对所述顶部尾气管路进行冷却的冷却水管流量大小，实现了在还原炉的上部和下部同时出气，保证还原炉内部气体分布均匀，并有效降低还原炉的顶部温度，降低还原炉顶部菜花料，进而有助于提高多晶硅还原炉的生产质量。

技术领域

本发明属于多晶硅生产设备的技术领域，具体而言，涉及一种改进型多晶硅还原炉及其多晶硅还原生产方法。

背景技术

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

多晶硅的生产技术主要为改良西门子法和硅烷法。西门子法通过气相沉积的方式生产柱状多晶硅，为了提高原料利用率和环境友好，在前者的基础上采用了闭环式生产工艺即改良西门子法，该工艺将工业硅粉与HCl反应，加工成SiHCl₃，再让SiHCl₃在H₂气氛的还原炉中还原沉积得到多晶硅。还原炉排出的尾气H₂、SiHCl₃、SiCl₄、SiH₂Cl₂和HCl经过分离后再循环利用。硅烷法是将硅烷通入以多晶硅晶种作为流化颗粒的流化床中，使硅烷裂解并在晶种上沉积，从而得到颗粒状多晶硅。改良西门子法和硅烷法主要生产电子级晶体硅，也可以生产太阳能级多晶硅。

近年来，随着多晶硅产量需求的不断提高，多晶硅生产工艺不断更新，但传统的还原炉始终存在顶部温度高的问题，多年以来硅棒顶部横梁的爆米花现象一直饱受行业诟病，目前亟需一种方法解决还原炉顶部爆米花现象的问题。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种改进型多晶硅还原炉及其多晶硅还原生产方法以达到能够改变炉内流场，保证还原炉内部气体分布均匀，有效降低还原炉顶部温度，并有助于提高多晶硅还原炉的产品质量的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种改进型多晶硅还原炉，包括炉筒和密封设于炉筒上的底盘，该还原炉还包括：

分别连通于炉筒底部的底部尾气管路和尾气二次进口管路；

连通于炉筒顶部的顶部尾气管路，且顶部尾气管路的另一端连接有第一支管和第二支管，第一支管和第二支管分别连接至尾气二次进口管路和底部尾气管路；所述顶部尾气管路和第二支管上分别设有第一调流阀和第二调流阀；

其中，通过第一调流阀和第二调流阀的开度大小共同调节底部尾气管路的尾气流量；

其中，所述顶部尾气管路上位于第一调流阀的出口侧连接有冷却水管，冷却水管上设有第三调流阀。

进一步地，所述第一支管上设有增压泵，通过增压泵将顶部尾气进行增压后通过尾气二次进口管路进入炉筒内，以实现尾气的二次反应。

进一步地，所述顶部尾气管路包括：

连接于炉筒顶部的夹套管，所述夹套管的内管与炉筒的内筒连通，且夹套管的外管与炉筒的夹套连通；

顶部尾气管，所述顶部尾气管与夹套管的内管连通；设置夹套管的结构以将炉筒的顶部尾气口与顶部尾气管进行良好的连接。

进一步地，所述夹套管的外管上设有炉筒出水管，炉筒出水管连接有出水管，以实现炉筒夹套的冷却水循环流动。

进一步地，所述夹套管的内管与炉筒的内筒之间通过膨胀节连通，以防止炉筒的顶部升温膨胀后影响密封性。