專利名稱：多晶硅氫化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫化爐，特別是一種屬于太陽能光伏能源技術(shù)的多晶硅氫化爐。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外電子信息產(chǎn)業(yè)和光伏能源產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，多晶硅產(chǎn)品市場(chǎng)一直方興 未艾。多晶硅氫化爐作為工藝尾氣處理裝置，其工藝條件非?？量蹋磻?yīng)后尾氣溫度高到 1000°C以上，對(duì)尾氣管道的安全性和材料的選擇提出了很高的要求。業(yè)界一般采用下述方 法處理在尾氣管道外設(shè)置長距離冷卻水夾套，使用冷卻水將尾氣管道中的高溫尾氣冷卻 至三百度左右，冷卻后的尾氣再按常規(guī)方法進(jìn)行處理。此種處理方法的缺點(diǎn)是能量浪費(fèi)嚴(yán) 重，成為多晶硅行業(yè)“三高”佐證之一。其原因是低溫反應(yīng)氣體進(jìn)入氫化爐之后開始被加 熱，在氣體溫度達(dá)到1000°c之前，反應(yīng)非常緩慢，當(dāng)加熱至1000°c以上氣體開始快速反應(yīng)， 維持反應(yīng)所需的熱量較少。反應(yīng)后的高溫尾氣在尾氣管道中被冷卻降溫，能量轉(zhuǎn)移至冷卻 水中。升溫后的冷卻水大部分熱量無法回收利用，直接造成氫化爐能耗居高不下，限制了多 晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在多晶硅生產(chǎn)工藝中，四氯化硅氫化爐能耗高的問題日益凸顯，嚴(yán)重影響 多晶硅行業(yè)的健康科學(xué)發(fā)展。而且，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭的加劇，業(yè)界也迫切希望增產(chǎn)降耗，降低 運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，節(jié)能降耗，并且降低生產(chǎn)成本 的多晶硅氫化爐。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明多晶硅氫化爐，包括支座；底盤，設(shè)置在所述支座之 上；鐘罩，設(shè)置在所述底盤之上，與所述底盤形成一空腔；隔熱罩，設(shè)置在所述空腔內(nèi)，與所 述底盤連接，所述隔熱罩內(nèi)部與所述底盤形成反應(yīng)區(qū)；導(dǎo)氣管，貫穿所述鐘罩，所述導(dǎo)氣管 一端與所述隔熱罩連通；氣體分布裝置，設(shè)置在所述空腔內(nèi)；熱交換裝置，設(shè)置在所述鐘罩 外，所述熱交換裝置分別與所述導(dǎo)氣管相對(duì)于所述導(dǎo)氣管與所述隔熱罩連通的一端的另外 一端及所述氣體分布裝置連通；反應(yīng)氣體進(jìn)氣口，與所述熱交換裝置連通；反應(yīng)氣體出氣 口，與所述熱交換裝置連通。所述隔熱罩上設(shè)有進(jìn)氣通道；所述熱交換裝置通過連接管或直接與所述氣體分布 裝置連通；所述熱交換裝置為螺旋板換熱器；所述螺旋板換熱器與所述鐘罩同軸連接；所 述螺旋板換熱器采用蜂窩板結(jié)構(gòu)或平板配合定距柱結(jié)構(gòu)；所述螺旋板換熱器的螺旋板的旋 向?yàn)轫槙r(shí)針或逆時(shí)針；所述氣體分布裝置環(huán)設(shè)于所述導(dǎo)氣管外壁上，所述氣體分布裝置與 所述導(dǎo)氣管同軸設(shè)置；所述氣體分布裝置與所述鐘罩連接；所述隔熱罩的外壁與所述鐘罩 的內(nèi)壁形成一氣流通道；所述底盤采用帶冷卻結(jié)構(gòu)的夾套；所述支座為圓形或矩形；所述 鐘罩的上部為球冠形或平板；所述熱交換裝置設(shè)置在開放的環(huán)境中或設(shè)置在密封的保護(hù)罩 內(nèi)。本發(fā)明多晶硅氫化爐通過在氫化爐鐘罩內(nèi)部設(shè)置熱交換裝置和隔熱罩內(nèi)部形成的反應(yīng)區(qū)，形成獨(dú)特的流道和反應(yīng)區(qū)域，低溫氣體從反應(yīng)氣體進(jìn)氣口進(jìn)入鐘罩再進(jìn)入熱交 換裝置，高溫尾氣通過導(dǎo)氣管從反應(yīng)區(qū)進(jìn)入熱交換裝置，冷熱氣體在熱交換裝置中進(jìn)行熱 量交換，其一是實(shí)現(xiàn)了能量的大量回收；其二是提高了進(jìn)入反應(yīng)區(qū)氣體的溫度，提高了氫化 爐的處理能力；其三是降低了反應(yīng)尾氣的溫度，降低了尾氣處理的難度，使設(shè)備更加安全和穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明多晶硅氫化爐實(shí)施例一的正面剖視圖。圖2為本發(fā)明多晶硅氫化爐實(shí)施例二的正面剖視圖。圖3為本發(fā)明多晶硅氫化爐實(shí)施例三的正面剖視圖。本發(fā)明多晶硅氫化爐附圖中附圖標(biāo)記說明1-鐘罩2-底盤3-支座
4-熱交換裝置5-反應(yīng)區(qū)6-氣體分布器
7-隔熱罩8-導(dǎo)氣管9-反應(yīng)氣體進(jìn)氣口
10-反應(yīng)氣體出氣口11-進(jìn)氣通道12-氣流通道
14-連接管15-保護(hù)罩
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明多晶硅氫化爐做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一如圖1所示，本發(fā)明多晶硅氫化爐，包括圓形支座3 ；設(shè)置在支座3之 上的底盤2 ；設(shè)置在帶冷卻結(jié)構(gòu)夾套的底盤2之上且上部呈球冠形的鐘罩1，其與底盤2形 成一空腔；設(shè)置在空腔內(nèi)并與底盤2連接的隔熱罩7，隔熱罩7內(nèi)部與底盤2形成反應(yīng)區(qū)5， 隔熱罩7上設(shè)有進(jìn)氣通道11，隔熱罩7的外壁與鐘罩1的內(nèi)壁形成一氣流通道12 ；貫穿于 鐘罩丨且一端與隔熱罩7連通的導(dǎo)氣管8，導(dǎo)氣管8與隔熱罩1連通的一端設(shè)置在反應(yīng)區(qū) 5的上部；設(shè)置在空腔內(nèi)的氣體分布裝置6，其環(huán)設(shè)于導(dǎo)氣管8外壁上且與導(dǎo)氣管8同軸設(shè) 置，氣體分布裝置6還與鐘罩1連接；熱交換裝置4設(shè)置在鐘罩1外且與鐘罩1同軸連接， 熱交換裝置4分別與導(dǎo)氣管8相對(duì)于導(dǎo)氣管8與隔熱罩1連通的一端的另外一端及氣體分 布裝置6連通，熱交換裝置4為螺旋板換熱器，采用蜂窩板結(jié)構(gòu)，螺旋板旋向?yàn)槟鏁r(shí)針，熱交 換裝置4外側(cè)設(shè)有保護(hù)罩15 ；與鐘罩1連接的反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 9，其與保護(hù)罩15連通；與熱 交換裝置4連接的反應(yīng)氣體出氣口 10。實(shí)施例二 如圖2所示，本發(fā)明多晶硅氫化爐，包括圓形支座3 ；設(shè)置在支座3之 上的底盤2 ；設(shè)置在帶冷卻結(jié)構(gòu)夾套的底盤2之上且上部呈球冠形的鐘罩1，其與底盤2形 成一空腔；設(shè)置在空腔內(nèi)并與底盤2連接的隔熱罩7，隔熱罩7內(nèi)部與底盤2形成反應(yīng)區(qū)5， 隔熱罩7上設(shè)有進(jìn)氣通道11，隔熱罩7的外壁與鐘罩1的內(nèi)壁形成一氣流通道12 ；貫穿于 鐘罩丨且一端與隔熱罩7連通的導(dǎo)氣管8，導(dǎo)氣管8與隔熱罩1連通的一端設(shè)置在反應(yīng)區(qū) 5的上部；設(shè)置在空腔內(nèi)的氣體分布裝置6，其環(huán)設(shè)于導(dǎo)氣管8外壁上且與導(dǎo)氣管8同軸設(shè) 置，氣體分布裝置6還與鐘罩1連接；熱交換裝置4通過支撐棒設(shè)置在鐘罩1外且與鐘罩1 同軸，熱交換裝置4與導(dǎo)氣管8相對(duì)于導(dǎo)氣管8與隔熱罩1連通的一端的另外一端連接，熱 交換裝置4還與氣體分布裝置6通過連接管14連通，熱交換裝置4為螺旋板換熱器，采用蜂窩板結(jié)構(gòu)，螺旋板旋向?yàn)槟鏁r(shí)針；與熱交換裝置4連接的反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 9及反應(yīng)氣體出 氣口 10。實(shí)施例三如圖3所示，本發(fā)明多晶硅氫化爐，包括圓形支座3 ；設(shè)置在支座3之 上的底盤2 ；設(shè)置在帶冷卻結(jié)構(gòu)夾套的底盤2之上且上部呈球冠形的鐘罩1，其與底盤2形 成一空腔；設(shè)置在空腔內(nèi)并與底盤2連接的隔熱罩7，隔熱罩7內(nèi)部與底盤2形成反應(yīng)區(qū)5， 隔熱罩7上設(shè)有進(jìn)氣通道11，隔熱罩7的外壁與鐘罩1的內(nèi)壁形成一氣流通道12 ；貫穿于 鐘罩丨且一端與隔熱罩7連通的導(dǎo)氣管8，導(dǎo)氣管8與隔熱罩1連通的一端設(shè)置在反應(yīng)區(qū) 5的上部；設(shè)置在空腔內(nèi)的氣體分布裝置6，其環(huán)設(shè)于導(dǎo)氣管8外壁上且與導(dǎo)氣管8同軸設(shè) 置，氣體分布裝置6還與鐘罩1連接；熱交換裝置4通過支撐棒設(shè)置在鐘罩1外且與鐘罩1 同軸，熱交換裝置4分別與導(dǎo)氣管8相對(duì)于導(dǎo)氣管8與隔熱罩1連通的一端的另外一端及 氣體分布裝置6連通，熱交換裝置4為螺旋板換熱器，采用蜂窩板結(jié)構(gòu)，螺旋板旋向?yàn)槟鏁r(shí) 針；與熱交換裝置4連接的反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 9及反應(yīng)氣體出氣口 10。工作時(shí)，本發(fā)明多晶硅氫化爐反應(yīng)氣體由反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 9進(jìn)入熱交換裝置4，流 經(jīng)熱交換裝置4的螺旋通道與高溫尾氣換熱后獲取尾氣的大量熱量，再通過導(dǎo)氣管8外側(cè)， 并由氣體分布器6整流后均勻進(jìn)入到由鐘罩1與隔熱罩7形成的氣流通道12內(nèi)，經(jīng)過隔熱 罩7下部的進(jìn)氣通道11進(jìn)入隔熱罩7內(nèi)部形成的反應(yīng)區(qū)5，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)5的反應(yīng)氣體溫度 已有了大幅度提高，反應(yīng)效率得以提升。氣體反應(yīng)后，高達(dá)1000°C以上的尾氣經(jīng)由穿過隔熱 罩7的導(dǎo)氣管8，進(jìn)入熱交換裝置4，在螺旋通道中與進(jìn)氣進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)能量的回收利用， 換熱后的尾氣溫度大幅下降，降低了后處理的難度，尾氣再由反應(yīng)氣體出氣口 10進(jìn)入后續(xù) 處理工藝，保護(hù)罩15的設(shè)置，如果爐中的反應(yīng)氣體和/或尾氣發(fā)生泄漏的話，不至于泄漏到 環(huán)境中，對(duì)周圍的環(huán)境起到了 一定的保護(hù)作用。
權(quán)利要求
多晶硅氫化爐，包括支座；底盤，設(shè)置在所述支座之上；鐘罩，設(shè)置在所述底盤之上，與所述底盤形成一空腔；隔熱罩，設(shè)置在所述空腔內(nèi)，與所述底盤連接，所述隔熱罩內(nèi)部與所述底盤形成反應(yīng)區(qū)；其特征在于，導(dǎo)氣管，貫穿所述鐘罩，所述導(dǎo)氣管一端與所述隔熱罩連通；氣體分布裝置，設(shè)置在所述空腔內(nèi)；熱交換裝置，設(shè)置在所述鐘罩外空腔，所述熱交換裝置分別與所述導(dǎo)氣管相對(duì)于所述導(dǎo)氣管與所述隔熱罩連通的一端的另外一端及所述氣體分布裝置連通；反應(yīng)氣體進(jìn)氣口，空腔與所述熱交換裝置空腔連通；反應(yīng)氣體出氣口，空腔與所述熱交換裝置空腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述隔熱罩上設(shè)有進(jìn)氣通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述熱交換裝置通過連接管或 直接與所述氣體分布裝置連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述熱交換裝置為螺旋板換熱ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述螺旋板換熱器與所述鐘罩 同軸連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述螺旋板換熱器采用蜂窩板 結(jié)構(gòu)或平板配合定距柱結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述螺旋板換熱器的螺旋板的 旋向?yàn)轫槙r(shí)針或逆時(shí)針。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述氣體分布裝置環(huán)設(shè)于所述 導(dǎo)氣管外壁上，所述氣體分布裝置與所述導(dǎo)氣管同軸設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述氣體分布裝置與所述鐘罩 連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述隔熱罩的外壁與所述鐘罩 的內(nèi)壁形成一氣流通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述底盤采用帶冷卻結(jié)構(gòu)的夾套。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述支座為圓形或矩形。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述鐘罩的上部為球冠形或平板。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫化爐，其特征在于，所述熱交換裝置設(shè)置在開放的 環(huán)境中或設(shè)置在密封的保護(hù)罩內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多晶硅氫化爐，包括支座；底盤，設(shè)置在支座之上；鐘罩，設(shè)置在底盤之上，與底盤形成一空腔；隔熱罩，設(shè)置在空間內(nèi)，與底盤連接，隔熱罩內(nèi)部與底盤形成反應(yīng)區(qū)；導(dǎo)氣管，貫穿鐘罩，導(dǎo)氣管一端與隔熱罩連通；氣體分布裝置，設(shè)置在空間內(nèi)；熱交換裝置，設(shè)置在鐘罩外，熱交換裝置分別與導(dǎo)氣管相對(duì)于導(dǎo)氣管與隔熱罩連通的一端的另外一端及氣體分布裝置連通；反應(yīng)氣體進(jìn)氣口，與熱交換裝置連通；反應(yīng)氣體出氣口，與熱交換裝置連通。低溫的反應(yīng)氣體與高溫尾氣在熱交換裝置中進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)了能量的大量回收，提高了進(jìn)入反應(yīng)區(qū)氣體的溫度，也降低了反應(yīng)尾氣的溫度，同時(shí)也提高了氫化爐的生產(chǎn)效力及降低了尾氣處理的難度。
文檔編號(hào)C01B33/03GK101973550SQ20101051497
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者周積衛(wèi), 李東曦, 茅陸榮, 郝振良 申請(qǐng)人:上海森松壓力容器有限公司