一種帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)制造領(lǐng)域，公開(kāi)了一種帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，爐體鐘罩頂部設(shè)置有爐體頂部冷卻系統(tǒng)，包括爐體頂部冷卻盤(pán)管、進(jìn)口管以及出口管；爐體頂部冷卻盤(pán)管由一組或多組盤(pán)管組成；進(jìn)口管從封頭中間伸入鐘罩式爐體內(nèi)連接各組爐體頂部冷卻盤(pán)管一端；爐體頂部冷卻盤(pán)管另一端分別連接至出口管，從鐘罩式爐體的頂部伸出。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)還原爐頂部強(qiáng)化傳熱，抵消由于熱對(duì)流的影響導(dǎo)致還原爐內(nèi)上部溫度高于下部溫度的現(xiàn)象，使?fàn)t內(nèi)上下部溫度均衡，有利于多晶硅致密性生長(zhǎng)，提高多晶硅質(zhì)量；避免中心氣體由于輻射溫度過(guò)高出現(xiàn)霧化現(xiàn)象，提高硅的轉(zhuǎn)化率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)部增加了頂部獨(dú)立冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外在多晶硅生產(chǎn)中主要運(yùn)用的工藝方法是改良西門(mén)子法，用提純后的高純?nèi)葰渫夼c氫氣按一定比例混合后通入爐體，同時(shí)給安裝在電極上的娃芯加上一定的電壓，硅芯有電流流過(guò)，使硅芯產(chǎn)生熱量。爐體內(nèi)氣體在一定溫度和壓力下發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)沉積反應(yīng)，使多晶硅在硅芯沉積，最終制備多晶硅產(chǎn)品。一般情況下，爐內(nèi)工作溫度為10000C左右，爐體材質(zhì)一般為不銹鋼或者碳鋼不銹鋼復(fù)合材料，為保護(hù)爐體不被高溫?fù)p壞，也為了避免爐內(nèi)副反應(yīng)的產(chǎn)生，一般采用夾套冷卻，通入循環(huán)冷卻介質(zhì)，移走輻射至爐壁的熱量，以維持適宜的爐體溫度。
[0003]傳統(tǒng)的多晶硅設(shè)備通常采用提高爐體容積增加硅芯數(shù)量的方法來(lái)提高多晶硅產(chǎn)量，降低能耗比，因此出現(xiàn)了多種型號(hào)的大型節(jié)能型還原爐。此種方法雖然有效，但對(duì)多晶硅的產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。大型的多晶硅還原爐存在的普遍問(wèn)題是:硅芯通入電流產(chǎn)生熱量后，由于熱對(duì)流的影響，將會(huì)使還原爐內(nèi)上部的溫度高于下部的溫度，使?fàn)t內(nèi)上下部分溫度不均衡，導(dǎo)致多晶硅芯下部沉積出的多晶硅多且致密、上部沉積出的多晶硅量少且疏松，生成的多晶硅芯上部呈現(xiàn)“爆米花”狀且有微孔，產(chǎn)品質(zhì)量差;此外，大型密集型的還原爐布棒緊湊，中心氣體由于輻射溫度等影響較易出現(xiàn)“霧化”現(xiàn)象，副反應(yīng)比例高，三氯氫硅一次轉(zhuǎn)化率低。
[0004]因此亟需一種新型的能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量的方法，并能夠降低能耗、提高能源利用率。而采用帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的方法，則不僅可以抵消由于熱對(duì)流的影響導(dǎo)致還原爐內(nèi)上部溫度高于下部溫度的現(xiàn)象，使?fàn)t內(nèi)上下部溫度均衡，有利于多晶硅均勻致密生長(zhǎng)，提高多晶硅的產(chǎn)品質(zhì)量，提高物料轉(zhuǎn)化率，而且可以利用獨(dú)立的內(nèi)置冷卻系統(tǒng)，顯著地降低能耗。
[0005]專(zhuān)利ZL 200720306396.8公開(kāi)了一種雙重冷卻系統(tǒng)的還原爐，其特征是在還原爐夾套內(nèi)上部增加低溫冷卻盤(pán)管和對(duì)還原爐夾套進(jìn)行隔離分為兩個(gè)冷卻系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)還原爐上部和下部用不同溫度的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻。其缺點(diǎn)是上部獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)附加在夾套的內(nèi)壁，僅能夠降低頂部鐘罩或外圈硅芯的溫度，而對(duì)還原爐內(nèi)圈硅芯的橫梁位置沒(méi)有效果，尤其無(wú)法帶走大型緊湊型還原爐的內(nèi)部輻射熱量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于傳統(tǒng)還原爐內(nèi)上部的溫度高于下部的溫度，爐內(nèi)上下部分溫度不均衡，從而導(dǎo)致多晶硅芯下部沉積出的多晶硅多且致密、上部沉積出的多晶硅量少且疏松的問(wèn)題，同時(shí)由于溫度不均勻引起的副反應(yīng)比例高，三氯氫硅一次轉(zhuǎn)化率低的問(wèn)題，以及傳統(tǒng)還原爐內(nèi)部?jī)H為硅芯，并沒(méi)有內(nèi)部其他的結(jié)構(gòu)，特別是上部沒(méi)有獨(dú)立的冷卻裝置的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，優(yōu)化反應(yīng)設(shè)備內(nèi)部由于熱對(duì)流的影響，解決傳統(tǒng)還原爐特別是緊湊型的大型還原爐生產(chǎn)多晶硅的缺陷。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，包括底盤(pán)、鐘罩式爐體、封頭、夾套、電極、硅芯、混合氣體進(jìn)氣管以及尾氣出氣管;封頭設(shè)于鐘罩式爐體上方，鐘罩式爐體罩設(shè)于底盤(pán)上，夾套罩設(shè)于鐘罩式爐體外部；電極成對(duì)地設(shè)置在底盤(pán)上，硅芯通過(guò)石墨夾頭安裝在每對(duì)電極上;混合氣進(jìn)氣管及尾氣出氣管分為數(shù)個(gè)噴口均勻設(shè)置在底盤(pán)上;所述鐘罩式爐體的頂部設(shè)置有一爐體頂部冷卻系統(tǒng)，包括爐體頂部冷卻盤(pán)管、爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管以及爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管由一組或多組盤(pán)管組成;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管從封頭中間伸入鐘罩式爐體內(nèi)，與各組爐體頂部冷卻盤(pán)管的一端相連接；所述爐體頂部冷卻盤(pán)管的另一端分別連接至爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管從鐘罩式爐體的頂部伸出。
[0009]依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述爐體頂部冷卻盤(pán)管采用螺旋盤(pán)管結(jié)構(gòu)，層數(shù)為4
?8層。
[0010]依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述爐體頂部冷卻系統(tǒng)的安裝方式為，系統(tǒng)的頂部焊接在封頭內(nèi)，系統(tǒng)的中部懸掛于鐘罩式爐體頂部，系統(tǒng)的底部通過(guò)盤(pán)管支撐與鐘罩式爐體固定。
[0011]依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述夾套上設(shè)有一爐體夾套冷卻系統(tǒng)，包括爐體夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口管和爐體夾套冷卻介質(zhì)出口管;夾套冷卻介質(zhì)通過(guò)所述爐體夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口管導(dǎo)入夾套后經(jīng)由所述爐體夾套冷卻介質(zhì)出口管導(dǎo)出。
[0012]依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述底盤(pán)上設(shè)有一底盤(pán)冷卻系統(tǒng)，包括底盤(pán)冷卻介質(zhì)進(jìn)口管和底盤(pán)冷卻介質(zhì)出口管;底盤(pán)冷卻介質(zhì)通過(guò)所述底盤(pán)冷卻介質(zhì)進(jìn)口管導(dǎo)入底盤(pán)后經(jīng)由所述底盤(pán)冷卻介質(zhì)出口管導(dǎo)出。
[0013]本實(shí)用新型實(shí)施的優(yōu)點(diǎn):
[0014]本實(shí)用新型在還原爐鐘罩內(nèi)增加低溫冷卻盤(pán)管，對(duì)還原爐爐體頂部進(jìn)行雙重冷卻，強(qiáng)化傳熱，抵消由于熱對(duì)流的影響導(dǎo)致還原爐內(nèi)上部溫度高于下部溫度的現(xiàn)象，使?fàn)t內(nèi)上下部溫度均衡，有利于多晶硅致密性生長(zhǎng)，提高多晶硅質(zhì)量;避免中心氣體由于輻射溫度過(guò)高出現(xiàn)“霧化”現(xiàn)象，提高硅的轉(zhuǎn)化率。同時(shí)提高了能量利用效率，降低能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式的多晶硅還原爐主視圖。
[0017]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施方式的頂部冷卻盤(pán)管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-鐘罩式爐體;2-爐體頂部冷卻盤(pán)管;3-夾套;4-底盤(pán);5-爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管;6-爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管；7-混和氣進(jìn)氣管；8-噴口； 9-尾氣出氣管；I O-電極；11-石墨夾頭；12-硅芯；13-盤(pán)管支撐;14-封頭。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型包含底盤(pán)4、鐘罩式爐體1、封頭14、夾套3、電極10、硅芯12、混合氣進(jìn)氣管7、尾氣出氣管9、爐體頂部冷卻盤(pán)管2、爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管5和爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管6。封頭14設(shè)于鐘罩式爐體I的上方，鐘罩式爐體I罩設(shè)于底盤(pán)4上，夾套3罩設(shè)于鐘罩式爐體I的外部。電極10分正、負(fù)極成對(duì)地設(shè)置在底盤(pán)4上，硅芯12通過(guò)石墨夾頭11安裝在每對(duì)電極10上?；旌蠚膺M(jìn)氣管7及尾氣出氣管9分為數(shù)個(gè)噴口 8均勻設(shè)置在底盤(pán)4上。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)置有爐體頂部冷卻系統(tǒng)，該爐體頂部冷卻系統(tǒng)由爐體頂部冷卻盤(pán)管2、爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管5以及爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管6組成。如圖2所示，爐體頂部冷卻盤(pán)管2由一組或多組盤(pán)管組成，采用螺旋盤(pán)管結(jié)構(gòu)，層數(shù)為4?8層。爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管5從鐘罩式爐體I頂部的封頭14中間穿過(guò)進(jìn)入鐘罩內(nèi)，與一組或多組爐體頂部冷卻盤(pán)管2連接，一組或多組爐體頂部冷卻盤(pán)管2的另一端連接爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管6，爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管6從鐘罩式爐體I的鐘罩頂部的非中心位置伸出爐體外。頂部冷卻介質(zhì)從鐘罩頂部的爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管5進(jìn)入，分配到每組爐體頂部冷卻盤(pán)管2中對(duì)鐘罩頂部進(jìn)行強(qiáng)化傳熱，換熱后的冷卻介質(zhì)匯總到爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管6流出。爐體頂部冷卻盤(pán)管2內(nèi)的冷卻介質(zhì)溫度可與夾套冷卻介質(zhì)相同或低于夾套冷卻介質(zhì)的溫度。
[0022]如圖1和圖2所示，該爐體頂部冷卻系統(tǒng)的安裝方式為:頂部焊接在封頭14內(nèi)，中部懸掛在鐘罩頂部，底部通過(guò)盤(pán)管支撐13與鐘罩式爐體I的爐壁固定。
[0023]本實(shí)用新型在鐘罩內(nèi)頂部增加低溫冷卻盤(pán)管，通過(guò)對(duì)還原爐頂部強(qiáng)化傳熱，抵消由于熱對(duì)流的影響導(dǎo)致還原爐內(nèi)上部溫度高于下部溫度的現(xiàn)象，使?fàn)t內(nèi)上下部溫度均衡，有利于多晶硅均勻的在硅芯上沉積，致密性高；避免中心氣體由于輻射溫度過(guò)高出現(xiàn)“霧化”現(xiàn)象，提高硅的轉(zhuǎn)化率。同時(shí)提高了能量利用效率，降低能耗。
[0024]此外，夾套3上設(shè)有與現(xiàn)有技術(shù)相同的爐體夾套冷卻系統(tǒng)，包括爐體夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口管、爐體夾套冷卻介質(zhì)出口管及其他附屬部件。夾套冷卻介質(zhì)通過(guò)爐體夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口管導(dǎo)入夾套后經(jīng)由爐體夾套冷卻介質(zhì)出口管導(dǎo)出。通過(guò)爐體頂部冷卻系統(tǒng)、爐體夾套冷卻系統(tǒng)對(duì)還原爐爐體頂部進(jìn)行雙重冷卻，強(qiáng)化傳熱。
[0025]此外，底盤(pán)4上設(shè)有與現(xiàn)有技術(shù)相同的底盤(pán)冷卻系統(tǒng)，包括底盤(pán)冷卻介質(zhì)進(jìn)口管、底盤(pán)冷卻介質(zhì)出口管及其他附屬部件。底盤(pán)冷卻介質(zhì)通過(guò)底盤(pán)冷卻介質(zhì)進(jìn)口管導(dǎo)入底盤(pán)后經(jīng)由底盤(pán)冷卻介質(zhì)出口管導(dǎo)出。
[0026]上文中所述的冷卻介質(zhì)，可以為水或者導(dǎo)熱油。
[0027]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的技術(shù)人員在本實(shí)用新型公開(kāi)的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，包括底盤(pán)、鐘罩式爐體、封頭、夾套、電極、硅芯、混合氣體進(jìn)氣管以及尾氣出氣管;封頭設(shè)于鐘罩式爐體上方，鐘罩式爐體罩設(shè)于底盤(pán)上，夾套罩設(shè)于鐘罩式爐體外部；電極成對(duì)地設(shè)置在底盤(pán)上，硅芯通過(guò)石墨夾頭安裝在每對(duì)電極上;混合氣進(jìn)氣管及尾氣出氣管分為數(shù)個(gè)噴口均勻設(shè)置在底盤(pán)上;其特征在于，所述鐘罩式爐體的頂部設(shè)置有一爐體頂部冷卻系統(tǒng)，包括爐體頂部冷卻盤(pán)管、爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管以及爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管由一組或多組盤(pán)管組成;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管進(jìn)口管從封頭中間伸入鐘罩式爐體內(nèi)，與各組爐體頂部冷卻盤(pán)管的一端相連接;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管的另一端分別連接至爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管;所述爐體頂部冷卻盤(pán)管出口管從鐘罩式爐體的頂部伸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐體頂部冷卻盤(pán)管采用螺旋盤(pán)管結(jié)構(gòu)，層數(shù)為4?8層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐體頂部冷卻系統(tǒng)的安裝方式為，系統(tǒng)的頂部焊接在封頭內(nèi)，系統(tǒng)的中部懸掛于鐘罩式爐體頂部，系統(tǒng)的底部通過(guò)盤(pán)管支撐與鐘罩式爐體固定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，其特征在于，所述夾套上設(shè)有一爐體夾套冷卻系統(tǒng)，包括爐體夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口管和爐體夾套冷卻介質(zhì)出口管;夾套冷卻介質(zhì)通過(guò)所述爐體夾套冷卻介質(zhì)進(jìn)口管導(dǎo)入夾套后經(jīng)由所述爐體夾套冷卻介質(zhì)出口管B山寸出O5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)冷卻系統(tǒng)的多晶硅還原爐，其特征在于，所述底盤(pán)上設(shè)有一底盤(pán)冷卻系統(tǒng)，包括底盤(pán)冷卻介質(zhì)進(jìn)口管和底盤(pán)冷卻介質(zhì)出口管;底盤(pán)冷卻介質(zhì)通過(guò)所述底盤(pán)冷卻介質(zhì)進(jìn)口管導(dǎo)入底盤(pán)后經(jīng)由所述底盤(pán)冷卻介質(zhì)出口管導(dǎo)出。
【文檔編號(hào)】C01B33/035GK205687571SQ201620580879
【公開(kāi)日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日 公開(kāi)號(hào)201620580879.6, CN 201620580879, CN 205687571 U, CN 205687571U, CN-U-205687571, CN201620580879, CN201620580879.6, CN205687571 U, CN205687571U
【發(fā)明人】王淑琴, 占時(shí)友
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