[發明專利]均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構

有效

• 申請號: 201110186795.6
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102351193A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 劉春江;黃哲慶;段連;袁希鋼
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B33/03
• 分類號: C01B33/03
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明屬于多晶硅生產技術領域，特別是西門子法生產多晶硅的多晶硅還原爐底盤；涉及一種均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構。

背景介紹

目前國內外多晶硅生產企業主要采用“改良西門子法”。該方法的生產流程是利用氯氣和氫氣合成氯化氫(或外購氯化氫)，氯化氫和硅粉在一定溫度下合成三氯氫硅，然后對三氯氫硅精餾提純，提純后的高純三氯氫硅與氫氣按比例混合后，在一定的溫度和壓力下通入多晶硅還原爐內，在通電高溫硅棒上進行氣相沉積反應生成多晶硅。其中多晶硅還原爐內三氯氫硅和氫氣需要在1080℃～1150℃的高溫下進行反應，由于內部反應溫度極高，需要對底盤進行冷卻，以防止底盤受熱變形和絕緣材料的失效。現有技術中，還原爐底盤都為雙層結構，中間設置單螺旋或多螺旋冷卻通道。如專利ZL200820154686.X提供了一種并聯雙螺旋導流通道的結構，專利200920208194.9提供了一種中心對稱雙螺旋導流通道的結構，專利200920208183.0提供了一種中心對稱三螺旋導流通道的結構，這些結構都是將冷卻水進口設在底盤外圓周，冷卻水出口設置在底盤中心，這樣冷卻水進入底盤后沿著導流通道向冷卻水出口流動，這種取熱方式將導致底盤的溫度分布不均勻性很大，使得底盤中心區域溫度高，外圓周溫度低，這種溫差易引起還原爐底盤結構變形，再者隨著還原爐設計向大型化方向發展，這種溫差將更加明顯，可見這種結構的設計很不合理。

發明內容

本發明專利提供了一種均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構，解決了現有多晶硅還原爐底盤結構設計不合理的問題。

本發明專利的技術方案如下：

一種均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構，包括還原爐底盤上底板、還原爐底盤下底板、還原爐底盤中間隔板、電極、進氣口、電極套筒、多根導流管、多個底盤冷卻水進口、底盤冷卻水出口、底盤法蘭、底盤上空腔、底盤下空腔；其還原爐底盤上底板、還原爐底盤中間隔板、還原爐底盤下底板都焊接在底盤法蘭上，且底盤中間隔板位于底盤法蘭正中間。

還原爐底盤上的每一根電極的周圍都有一個電極套筒，電極套筒直接焊接到還原爐底盤中間隔板上，電極套筒與電極之間有2mm～10mm環隙，電極套筒與還原爐底盤上底板和還原爐底盤下底板之間有2mm～10mm的縫隙。

還原爐底盤中間隔板外圓周焊接有12～30根導流管，導流管與還原爐底盤上底板和還原爐底盤下底板之間有2mm～10mm的縫隙，導流管與底盤法蘭的間距為30mm～60mm，且均勻分布在同一圓周上。還原爐底盤下底板均勻分布6～12個底盤冷卻水進口，且均勻分布在同一圓周上。還原爐底盤中間隔板正中心分布1個底盤冷卻水出口。

還原爐底盤上底板與還原爐底盤中間隔板形成了一個底盤上空腔，底盤上空腔與底盤冷卻水出口相連通；還原爐底盤下底板和還原爐底盤中間隔板形成了一個底盤下空腔，底盤下空腔與底盤冷卻水進口相連通。

與專利ZL200820154686.X、200920208194.9、200920208183.0相比較，本發明具有的優點是：

首先還原爐底盤被還原爐底盤中間隔板隔開，底盤冷卻水先經過底盤下空腔，再經過環隙或者導流管進入底盤上空腔，這種結構對冷卻介質的流動起到一種緩沖作用，可以避免冷卻介質剛進入底盤空腔時由于流速夠快造成的局部空間的死區，從而避免了底盤的局部地區溫度過高導致的底盤結構變形，使底盤溫度分布更加均勻，有利于還原爐的安全生產；

其次這種結構是在每一根電極周圍安裝一個電極套筒，由于電極是均勻分布于底盤上的，這樣可以保證冷卻水從底盤下腔的每一位置進入底盤上腔，避免了現有底盤結構中心區域溫度高，外圓周溫度低的缺點，保證底盤的溫度分布更加均勻，避免了因還原爐底盤溫度分布不均勻引起還原爐底盤結構的變形。

再者，由于電極套筒與底盤上底板間距較小，這樣可以保證冷卻水直接從底盤的上底板取熱，降低了與底盤上底板鄰近區域冷卻介質的溫度梯度，提高了冷卻介質的取熱效率。

附圖說明

圖1為本發明專利30根導流管的均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構的分布示意圖；

圖2為本發明專利12根導流管的均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構的分布示意圖；

圖3為本發明專利均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構的主視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明專利提供的一種均勻取熱式多晶硅還原爐底盤冷卻結構作進一步詳細說明。

實施例1：