[發明專利]一種氣相可控型多晶硅還原爐

在審

• 申請號: 201710212422.9
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN108557824A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 程佳彪;張華芹
• 申請（專利權）人: 上海韻申新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 上海愉騰專利代理事務所(普通合伙) 31306
• 代理人: 唐海波

本發明公開了一種氣相可控型多晶硅還原爐，包括底盤和爐體，爐體連接在底盤上且在爐體與底盤之間限定出反應器內腔，所述反應器內腔中設有多個電極，所述電極按規律布置在所述底盤上，所述底盤下設有雙層進氣系統和排氣系統，所述爐體頂部設有預熱系統，所述底盤上設有多個進氣噴嘴，所述雙層進氣系統包含雙層進氣環管和與雙層進氣環管相連的多個進氣管，所述進氣管分別與噴嘴一一對應連接，所述底盤上設有多個出氣口，所述排氣系統包括出氣盤管和與出氣盤管相連的多個出氣管，所述出氣管分別與出氣口一一對應連接，所述底盤上設有冷卻水流道，所述冷卻水流道包括設于底盤中心的進水口和多個排水口，所述排水口與出氣口一一對應設置。

技術領域

本發明涉及多晶硅生產領域，尤其涉及一種氣相可控型多晶硅還原爐。

背景技術

目前國內外多晶硅生產企業主要采用“改良西門子法”，其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，然后提純三氯氫硅后與氫氣按一定比例混合后，在一定的溫度壓力下從氣相沉積反應器的底盤上的進氣口進入爐體內，在通電的高溫硅棒上沉積生成多晶硅，反應尾氣經底盤上的出氣口排出。多晶硅氣相沉積反應器是改良西門子法多晶硅生長的關鍵反應器，反應器的設計直接影響多晶硅的產量、質量和生產成本，也是整個生產系統能耗控制的關鍵。隨著多晶硅的產品質量要求提高，對反應器的性能要求越來越高。

多晶硅氣相沉積反應器的設計趨向精確化，功能化。一方面要求通過提高單位體積內的產量實現單爐單位質量能耗的降低，一方面通過反應器內溫度、流量的精確控制，提高產品的質量和單位質量的轉化率，從而實現質量的提升和物耗、能耗的降低，有效控制成本。

多晶硅內氣場和熱場是否合理是由底盤上電極、進氣口和出氣口的排布決定的，同時底盤上電極排布決定著底盤上電極及電極組的連接和電源控制系統對電極組的控制。目前實際運行的多晶硅還原爐均不能實現生長過程中的調節控制，造成氣相流動、溫度的不可控，造成原料轉化率低，產品質量不高。

發明內容

鑒于目前存在的上述不足，本發明提供一種氣相可控型多晶硅還原爐，能夠通過優化的電極、進出氣排布方式和連接方式實現氣相進氣的可控調節。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種氣相可控型多晶硅還原爐，所述還原爐包括底盤和爐體，爐體連接在底盤上且在爐體與底盤之間限定出反應器內腔，所述反應器內腔中設有多個電極，所述電極按規律布置在所述底盤上，所述底盤下設有雙層進氣系統和排氣系統，所述爐體頂部設有預熱系統，所述底盤上設有多個進氣噴嘴，所述雙層進氣系統包含雙層進氣環管和與雙層進氣環管相連的多個進氣管，所述進氣管分別與多個噴嘴一一對應連接，所述底盤上設有多個出氣口，所述排氣系統包括出氣盤管和與出氣盤管相連的多個出氣管，所述出氣管分別與多個出氣口一一對應連接，所述底盤上設有冷卻水流道，所述冷卻水流道包括設于底盤中心的進水口和多個排水口，所述排水口與多個出氣口一一對應設置。

依照本發明的一個方面，所述底盤上設有電極孔，以所述多晶硅還原爐底盤中心為中心設一正六邊形，再以所述正六邊形的六條邊展開形成6個正六邊形，在形成的24個頂點上各分布1個電極孔，外圈電極孔按環向對稱緊湊布置，至少布置兩圈，形成至少36對電極孔，硅芯按照中心六邊形、外圈環向混合搭接。

依照本發明的一個方面，所述7個正六邊形的中心分別設有1個進氣噴嘴，外圈的進氣噴嘴與環向搭接的硅芯形成同心圓環向布置至少三圈。

依照本發明的一個方面，所述外圈任一環形的多個噴嘴和其相鄰的圈上的電極沿用向交錯布置。

依照本發明的一個方面，所述出氣口按照內外圈組合布置,均布在外圈硅芯同心圓上，形成對稱布置。

依照本發明的一個方面，所述爐體內設有高溫水冷卻腔，所述高溫冷卻腔連接有高溫冷卻水進口和高溫冷卻水出口，所述高溫冷卻水進口位于所述爐體的底部，所述高溫冷卻水出口位于所述爐體的頂部。