一種還原爐運行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多晶硅還原技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多晶硅生產(chǎn)
[0002] 過程中的還原爐運行控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前，在多晶硅生產(chǎn)過程中，國內(nèi)外運行的最大的還原爐為36對棒，現(xiàn)有的36對 棒還原爐運行控制工藝中，受爐內(nèi)氣場影響，近尾氣孔處硅棒溫度更高，導(dǎo)致爐內(nèi)熱場和氣 場分布不均衡，而熱場和氣場分布不均直接制約還原爐的正常運行，導(dǎo)致霧化，使得還原爐 內(nèi)環(huán)境變渾濁，產(chǎn)生細硅粉，并容易倒?fàn)t。所產(chǎn)生的硅粉給還原爐系統(tǒng)設(shè)備及下游工序帶來 很多不利影響，對產(chǎn)品質(zhì)量提出嚴(yán)重挑戰(zhàn)。
[0004] 隨著多晶硅還原技術(shù)的發(fā)展，還原爐愈來愈趨于大型化，應(yīng)用48對棒的多晶硅還 原爐是多晶硅還原工藝的發(fā)展趨勢。48對棒還原爐由于橫向體積增大，硅棒數(shù)量增多，還原 爐內(nèi)熱場和氣場分布不均衡的現(xiàn)象會更加突出，更易產(chǎn)生霧化等異常問題。
[0005] 因此，亟需一種適用于48對棒還原爐的還原爐運行控制方案，以解決上述技術(shù)問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種還原爐運行控制方法，用以解 決48對棒的大型還原爐熱場和氣場分布不均的問題。
[0007] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明提供一種還原爐運行控制方法，硅棒在還原爐內(nèi)分層分布，所述方法包括 以下步驟：
[0009] 將還原爐內(nèi)的初始壓力設(shè)置為0· 45-0. 6MPa，初始溫度設(shè)置為1120-1150°c ;
[0010] 控制三氯氫硅和氫氣持續(xù)進料，形成混合氣，并在還原爐運行過程中，將所述混合 氣持續(xù)輸送至還原爐內(nèi)，以使所述混合氣在還原爐內(nèi)持續(xù)進行反應(yīng)；
[0011] 在將所述混合氣輸送至還原爐的0-5小時內(nèi)，將還原爐內(nèi)的溫度控制在 900-1IOO 0C ；
[0012] 當(dāng)所述混合氣在還原爐內(nèi)反應(yīng)到30-60小時時，根據(jù)還原爐內(nèi)熱場分布和氣場分 布，每間隔一段時間對還原爐內(nèi)各層硅棒施加不同強度的電流，以保證還原爐內(nèi)熱場均衡 和氣場均衡，并將還原爐內(nèi)的溫度保持在900-1KKTC，直至還原爐停爐。
[0013] 優(yōu)選的，尾氣孔設(shè)置于還原爐底盤中間，硅棒與尾氣孔呈同心圓分層分布；所述每 間隔一段時間對還原爐內(nèi)各層硅棒施加不同強度的電流，具體包括：
[0014] 采用分相電流控制，每小時對還原爐內(nèi)每層硅棒以預(yù)設(shè)的電流強度增幅施加電 流，且根據(jù)與距尾氣孔的距離由近及遠，各層硅棒的電流強度增幅逐漸遞增。
[0015] 優(yōu)選的，所述各層硅棒的電流強度增幅為3-8ΑΛ。
[0016] 優(yōu)選的，尾氣孔均勻分布于還原爐底盤的外側(cè)，將還原爐底盤中間的多對娃棒作 為核心圓，并作為第一層，其余的硅棒分層分布，并與所述核心圓呈同心圓分布；
[0017] 所述每間隔一段時間對還原爐內(nèi)各層硅棒施加不同強度的電流，具體包括：
[0018] 采用分相電流控制，每小時對還原爐內(nèi)每層硅棒以預(yù)設(shè)的電流強度增幅施加電 流，且根據(jù)與所述核心圓的距離由近及遠，各層硅棒的電流強度增幅逐漸遞減。
[0019] 優(yōu)選的，所述各層硅棒的電流強度增幅為0-8A/h。
[0020] 優(yōu)選的，初始將所述混合氣輸送至還原爐時，所述混合氣中氫氣與三氯氫硅的摩 爾比為2-10 :1 ;
[0021] 所述方法還包括：
[0022] 在將所述混合氣輸送至還原爐的0-5小時內(nèi)，將所述混合氣中氫氣與三氯氫硅的 摩爾比調(diào)整為2-5 :1，并保持該摩爾比；
[0023] 在還原爐停爐前5-10小時，將輸送至還原爐的混合氣中氫氣與三氯氫硅的摩爾 比調(diào)整為3-5 :1，直至還原爐停爐。
[0024] 優(yōu)選的，初始將所述混合氣輸送至還原爐時，所述混合氣中氫氣與三氯氫硅的摩 爾比為6-8 :1。
[0025] 進一步的，當(dāng)所述混合氣在還原爐內(nèi)反應(yīng)到30-60小時時，所述方法還包括：
[0026] 減小進入進料預(yù)熱器的高溫上水流量，并開啟尾氣換熱器的進料旁通，用以將輸 送至還原爐的三氯氫娃與氫氣的混合氣的溫度控制在l〇〇°C _160°C。
[0027] 優(yōu)選的，減小進入進料預(yù)熱器的高溫上水流量，并開啟尾氣換熱器的進料旁通，用 以將輸送至還原爐的三氯氫娃與氫氣的混合氣的溫度控制在120°C _150°C。
[0028] 優(yōu)選的，將還原爐內(nèi)的初始壓力設(shè)置為0. 55MPa，初始溫度設(shè)置為1130_1140°C。
[0029] 本發(fā)明通過將硅棒在還原爐內(nèi)分層設(shè)置，當(dāng)三氯氫硅和氫氣的混合氣在還原爐內(nèi) 反應(yīng)到30-60小時時，根據(jù)爐內(nèi)熱場和氣場分布，每間隔一段時間對還原爐內(nèi)各層娃棒施 加不同強度的電流，來達到均衡爐內(nèi)熱場和氣場的目的，減少霧化和倒?fàn)t率，可將還原爐非 生產(chǎn)時間縮短2-3小時，還原爐有效利用率提高約1. 2% ;降低石墨、硅芯等輔材的損耗，提 升免洗料產(chǎn)率，降低電極損壞率，降低生產(chǎn)成本；減少倒?fàn)t引起的拆裝還原爐的次數(shù)，降低 工作強度和人力成本；降低多晶硅表面污染，提升產(chǎn)品質(zhì)量；降低拆裝過程中硅棒墜落、清 理娃粉閃爆等意外風(fēng)險，提商生廣安全性；減少因霧化廣生娃粉對下游工序的損害，提商設(shè) 備性能。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例提供的多晶硅還原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯 然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬 于本發(fā)明保護的范圍。
[0032] 多晶硅生產(chǎn)是通過將三氯氫硅與氫氣的混合氣通過噴嘴輸送至還原爐內(nèi)，與還原 爐內(nèi)的娃棒進行還原反應(yīng)。還原爐的底盤上分布有多對娃棒，三氯氫娃與氫氣的混合氣在 一定的溫度和壓力條件下，與硅棒發(fā)生還原反應(yīng)，最終得到多晶硅。
[0033] 本發(fā)明實施例提供一種還原爐運行控制方法，用以解決大型還原爐（48對還原爐） 內(nèi)熱場不均導(dǎo)致的霧化、倒?fàn)t等問題，從而提高還原爐的生產(chǎn)效率和多晶硅產(chǎn)品的產(chǎn)量和 質(zhì)量。
[0034] 圖1為實施本發(fā)明實施例還原爐運行控制方法所使用的一種多晶硅還原系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述多晶硅還原系統(tǒng)包括還原爐5、進料預(yù)熱器2、尾氣換熱器4、 夾套管7、第一混合裝置1以及第二混合裝置3。在所述多晶硅還原系統(tǒng)中，將閃蒸槽（圖中 未繪示）中130°C的高溫上水通入夾套管7與從還原爐5中出來的高溫尾氣進行熱能交換， 熱能交換后，高溫尾氣進入尾氣換熱器4中，其中一路高溫上水直接進入回水總管成為高 溫回水并返回到閃蒸槽，另一路高溫上水進入進料預(yù)熱器2與氫氣和三氯氫硅混合后形成 的物料進行熱能交換后再進入回水總管成為高溫回水并返回到閃蒸槽。在還原爐5內(nèi)，多 對硅棒分層設(shè)置。以下結(jié)合圖1，對多晶硅還原系統(tǒng)的工作過程進行詳細說明。
[0035] 氫氣和液態(tài)的三氯氫硅經(jīng)第一混合裝置1混合后，進入進料預(yù)熱器2,與進入進料 預(yù)熱器2的一路高溫上水進行熱能交換，液態(tài)的三氯氫硅氣化為氣體，從而得到氫氣與三 氯氫硅的混合氣，該混合氣再經(jīng)第二混合裝置3進行二次混合。二次混合后的混合氣可以 根據(jù)尾氣換熱器的進料旁通6的開啟而分為兩路，一路混合氣進入尾氣換熱器4與進入尾 氣換熱器4的高溫尾氣進行熱能交換，熱能交換后再經(jīng)由尾氣換熱器4后再輸送至還原爐 5 ;另一路混合氣則經(jīng)由尾氣換熱器4的進料旁通6直接輸送至還原爐5。初始進料時，還 原爐5內(nèi)的反應(yīng)尚未開始，尾氣換熱器4只起到傳輸混合氣的作用，隨著反應(yīng)的進行，還原 爐中所產(chǎn)生的高溫尾氣從還原爐5出來后經(jīng)由夾套管7進入尾氣換熱器4。一方面，流經(jīng)夾 套管7中的高溫上水與高溫尾氣進行熱能交換，從而降低高溫尾氣的溫度；另一方面，一部 分流經(jīng)夾套管7的高溫上水被輸送至進料預(yù)熱器2,用以利用高溫上水的熱能對物料中的 三氯氫硅進行氣化，從而對進入進料預(yù)熱器2中的物料加熱。
[0036] 以下結(jié)合圖1，對本發(fā)明的還原爐運行控制方法進行詳細說明。如圖1所示，該方 法可以包括以下步驟：
[0037] 步驟101，將還原爐內(nèi)的初始壓力設(shè)置為0. 45-0. 6MPa，初始溫度設(shè)置為 1120-1150。。。
[0038] 優(yōu)選的，將還原爐內(nèi)的初始壓力設(shè)置為0. 55MPa，初始溫度設(shè)置為1130_1140°C。
[0039] 步驟102,控制三氯氫硅和氫氣持續(xù)進料，形成混合氣，并在還原爐運行過程中，將 所述混合氣持續(xù)輸送至還原爐內(nèi)，以使所述混合氣在還原爐內(nèi)持續(xù)進行反應(yīng)。
[0040] 具體的，先控制氫氣進料管路中的氫氣進料，例如，將氫氣以15-25kg/h的流量先 輸送至第一混合裝置1，再輸送至進料預(yù)熱器2內(nèi)，在氫氣進料過程中，逐漸打開三氯氫硅 進料管路上的三氯氫硅進料閥，以控制三氯氫硅的進料流量。
[0041]