[实用新型]一种电气可控的高效多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

实用新型内容

鉴于目前存在的上述不足，本实用新型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，本实用新型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。

依照本实用新型的一个方面，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。

依照本实用新型的一个方面，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。

依照本实用新型的一个方面，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。

依照本实用新型的一个方面，所述底盘的中心设有出气口。

依照本实用新型的一个方面，所述出气口为3～6个，均布在最外层同心圆上。

依照本实用新型的一个方面，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。

依照本实用新型的一个方面，所述高温水冷却腔内由下至上环绕形成螺旋状冷却流道。

依照本实用新型的一个方面，所述出气口连接有低温冷却尾气管。

本实用新型实施的优点：本实用新型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