[實用新型]一種多晶硅生產用還原爐

有效

• 申請號: 201721748411.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN207671694U
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 馮謹;孟昱良;姚亮
• 申請（專利權）人: 河北東明中硅科技有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 賈凱

本實用新型公開了一種多晶硅生產用還原爐，包括底座，電極，硅芯，爐體和氣體循環裝置；底座內部設有導流腔，導流腔的頂壁上開設有若干爐體出氣孔；爐體包括外爐體，內爐體和夾套層，爐體出氣孔與內爐體相連通，外爐體上設有冷媒進管和冷媒出管；氣體循環裝置包括出氣管，罩體和進氣管；出氣管延伸至內爐體上部，出氣管與罩體之間形成出氣風道，導流腔的頂壁上開設有導流腔出氣孔，進氣管的上端設有球形儲氣腔，儲氣腔上均勻設有進氣孔，進氣管的下端貫穿出氣管的側壁。本裝置內氣體流動無死角，避免了倒爐現象，同時能將出氣管中氣體的熱量在還原爐內部進行吸收，減小耗電量，極大的節約了成本。

技術領域

本實用新型涉及多晶硅生產設備領域，具體涉及一種多晶硅生產用還原爐。

背景技術

目前多晶硅的工業生產工藝主要有：改良西門子法——閉環式三氯氫硅氫還原法，硅烷法——硅烷熱分解法，流化床法，冶金法和氣液沉淀法。其中改良西門子法在多晶硅生產當中是一種非常成熟的方法，國內大部分廠家都是利用這種方法來生產多晶硅。改良西門子法工藝分為六個步驟：三氯氫硅合成工序，三氯氫硅提純工序，三氯氫硅還原工序，尾氣回收工序，氫化工序，后處理工序。

合成工序是在流化床反應器中用純度約99％的金屬硅(工業硅)與HCI反應生成三氯氫硅。提純工序采用多級分餾塔對三氯氫硅進行精制,除去四氯化硅及硼、磷等有害雜質。還原工序是在化學蒸發沉積反應器(還原爐)內加氫還原三氯氫硅，先在還原爐中預先放置初始硅芯,利用特別的啟動裝置來對硅芯進行預熱，然后對硅芯直接通電加熱, 三氯氫硅還原后在硅芯上沉積出多晶硅棒。尾氣回收工序對來自還原爐、氫化爐、合成洗滌塔頂冷卻器的三氯氫硅、四氯化硅、氫氣和氯化氫等進行分離、凈化、再生和回收。氫化工序是在高壓反應器內把四氯化硅轉化為三氯氫硅再返回還原爐循環利用。后處理工序包括對最終多晶硅產品進行破碎、凈化、包裝等。

在還原工序中，需要用到還原爐，由還原爐進氣口沖入混合反應氣，經反應后由還原爐出氣口排出；目前所用的還原爐的進、出氣口均位于還原爐爐體底座上，這存在以下幾個問題：

一是，進、出氣口均位于還原爐爐體底座上，在正中心的出氣口處形成一個低壓區，如圖9所示還原爐內氣體的流動圖，這種循環自然很容易在爐體的上部及下部形成死角①、②、③三個區域，死角內氣體流動緩慢，不易被新鮮的混合氣體置換，會富集反應產物氯化氫，氯化氫會對硅芯產生嚴重的腐蝕現象，若硅芯的底部位于死角內，會被嚴重腐蝕，無法支撐逐漸變粗變重的硅芯，而導致倒爐。

二是，在多晶硅生產的過程中大都采用的是固定截面積的直噴口,爐內氣體由下向上流動,在氣流長時間的吹動作用下,硅棒成型不均勻,上部直徑比較大,而下部直徑卻比較小,當二者之間的差距逐漸變大時，就會出現倒爐的現象。

三是，在還原爐進行工作時，通過外部通電加熱硅芯到1100℃，相應的還原爐的內的氣體也處于高溫的狀態，而目前還原爐的內的氣體一般都是直接由出氣口排出后，再進行熱量的回收利用，導致還原爐內部熱量損失嚴重，為了保證硅芯的溫度，就需要大量的電，導致成本大大增加。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型公開了一種多晶硅生產用還原爐，此裝置內氣體流動無死角，避免了倒爐現象，同時能將出氣管中氣體的熱量在還原爐內部進行吸收，減小耗電量，極大的節約了成本。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：一種多晶硅生產用還原爐，包括底座，貫穿設置于所述底座上的電極，設置于所述電極上的硅芯，設置于所述底座上的雙層爐體和設置于所述爐體內的氣體循環裝置；

所述底座內部開設有導流腔，所述導流腔的頂壁上開設有若干與所述爐體相連通的爐體出氣孔；

所述爐體包括外爐體，內爐體和設置于所述外爐體與內爐體之間的夾套層，爐體出氣孔與所述內爐體相連通，所述外爐體底部設有與所述夾套層相連通的冷媒進管，所述外爐體頂部設有與所述夾套層相連通的冷媒出管；