CN102145891A - 多晶硅还原炉节能的炉体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现多晶硅还原炉节能的炉体及炉体内壁温度控制方法，包括炉体隔热筒，不锈钢螺栓，炉体外壁面，炉体内壁面，新增内壁，新增隔热层。不锈钢螺栓通过焊接方式固定到炉体内壁面上，新增内壁再固定到不锈钢螺栓上，与传统的还原炉相比，还原炉内还增加了一层隔热层。本发明解决了现有炉体内壁抛光困难和抛光效果差造成的能量浪费的问题，降低了还原炉的热辐射损失。其结构简单，操作方便，节能效果好。

Description

多晶硅还原炉节能的炉体

技术领域

本发明涉及一种多晶硅还原炉节能技术，具体的说是一种实现多晶硅还原炉节能的炉体内壁温度控制技术。

背景技术

目前国内外多晶硅生产企业主要采用“改良西门子法”。该方法的生产流程是利用氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后，在一定的温度和压力下通入多晶硅还原炉内，在通电高温硅芯上进行沉积反应生成多晶硅，反应温度控制在1080℃～1150℃，最终生成棒状多晶硅产品，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢等副产物。

其中多晶硅还原炉内三氯氢硅和氢气需要在1080℃～1150℃的高温下进行反应，其能耗主要是高温硅芯棒辐射到壁面被冷却介质带走，因此很多厂家采用内壁抛光来降低辐射传热，以达到减少炉体内部的能量损失，最终实现节能。但由于还原炉内的化学反应会产生氯化氢产物且在炉体内壁面上沉积不定型硅，长期生产将会降低炉体内壁抛光面的镜面效果，降低了内壁面对高温硅芯棒的热辐射反射，导致节能效果降低，因此需要定期对炉体内壁面进行抛光和维护，但直接对炉体内壁面抛光的操作困难，抛光的镜面效果差，对炉体有减薄影响较大且不利于安全生产，为此我们提出一种内壁温度控制技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现多晶硅还原炉节能的炉体内壁温度控制技术，同时能够克服上述对炉体内壁抛光困难和抛光效果差的不足，避免无定型硅直接沉积于炉体壁面上，导致了直接对炉体内壁抛光而造成炉体厚度的减小，提高还原炉操作的安全性的同时降低还原炉的能耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现多晶硅还原炉节能的炉体及内壁温度控制方法，具体技术如下：

一种实现多晶硅还原炉节能的炉体，在炉体内新增一层内壁，新增内壁与还原炉炉体的原内壁用不锈钢螺栓焊接，新增内壁与还原炉炉体的原内壁之间为0.2～50mm形成隔热层。

新增内壁的材料是不锈钢、石英玻璃、或者是不锈钢与石英玻璃的组合。

所述的新增内壁的面积大小为0.1～2平方米。

所述的新增内壁的厚度为0.2～2mm。

新增内壁的面积大小和形状可以根据实际炉体的需要而不同。新增内壁导致了还原炉内的能量传递过程变成从硅芯棒以热辐射和热对流方式向新增内壁传递，经新增内壁的反射和吸收后，新增内壁再将吸收的能量经过热辐射和热对流的方式将能量传给炉体内壁面，这样在新增内壁和炉体内壁面间增加了一层隔热层。所述的固定在炉体内壁面上的不锈钢螺栓，其通过焊接方式直接焊接在炉体内壁面上，不锈钢螺栓用于固定新增内壁，可方便对新增内壁的定期更换和维护，避免了直接对炉体内壁面抛光的困难且有利于安全生产。同时直接对炉体内壁面抛光其粗糙度一般可达到Ra0.4μm，而通过新增内壁的方法，其壁面抛光可通过机床抛光，抛光的镜面粗糙度可以实现Ra0.008μm，其镜面反射效果远远高于直接对炉体内壁面抛光的镜面反射效果，因此可以提高高温硅芯棒的热辐射反射率，大大降低高温硅芯棒的热辐射损失。再者，新增内壁还可以避免不定型硅直接沉积于炉体内壁面上，从而减少了对炉体内壁面进行抛光和冲洗的过程，避免了对炉体的减薄影响，延长炉体的使用寿命，降低生产成本。另外通过固定新增内壁在不锈钢螺栓上的不同位置可以方便的控制隔热层的厚度，从而达到有效控制炉体内部温度，提高节能效果。

所述的实现多晶硅还原炉节能的炉体内壁温度控制技术避免了直接对炉体内壁面进行抛光的难度，且可以实现比直接在炉体内壁面进行抛光更好的镜面效果，降低高温硅芯棒热辐射损失，便于定期对炉体内壁面的维护与操作，有利于安全生产，同时能有效的控制炉体内壁的温度，提高节能效果。

附图说明

图1为本发明的多晶硅还原炉炉体的主视图；

图2为本发明多晶硅还原炉炉体的俯视图；

图3为本发明多晶硅还原炉的剖面图；

图中：1-炉体隔热筒，2-不锈钢螺栓，3-炉体外壁面，4-炉体内壁面，5-新增内壁，6-隔热层，7-螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步详细说明：

实施方式1：如图1、2所示，多晶硅还原炉炉体包括：1-炉体隔热筒，2-不锈钢螺栓，3-炉体外壁面，4-炉体内壁面，5-新增内壁，6-隔热层，7-螺栓孔。其中，新增内壁5选用厚度为0.2mm的不锈钢薄片，其总体形状与炉体相同，制备时可分割为长方形(图3)，每块长方形不锈钢薄片面积为0.1平方米(高为2m，宽度为0.05m)，其薄片上都开螺栓孔8，其开孔大小为10mm，主要用于固定的需要和传热的控制需要，不锈钢薄片是经过机床的抛光，其抛光过程方便且抛光效果好，抛光的镜面粗糙度可以实现Ra0.008μm。所用不锈钢螺栓2使用型号为M8，长度为60mm，通过调节新增内壁在螺栓上的位置就可以控制隔热层的厚度在0.2mm。不锈钢螺栓2通过焊接方式固定到炉体内壁面4上。将不锈钢薄片固定到不锈钢螺栓2上，可方便对不锈钢薄片的定期更换和维护，避免了直接对炉体内壁面抛光的困难且有利于安全生产，同时还可以实现更好的抛光效果，提高不锈钢薄片的热辐射反射率，降低还原炉的能耗。

实施方式2：如图3所示，多晶硅还原炉炉体包括：1-炉体隔热筒，2-不锈钢螺栓，3-炉体外壁面，4-炉体内壁面，5-新增内壁，6-隔热层，7-螺栓孔。其中，新增内壁5选用厚度为2mm的不锈钢薄片，其总体形状与炉体相同，制备时可分割为长方形，每块长方形不锈钢薄片的面积为2平方米(高为2m，宽度为1m)，其薄片上都开螺栓孔8，，其开孔大小为12mm，主要用于固定的需要和传热的控制需要，不锈钢薄片是经过机床的抛光，其抛光过程方便且抛光效果好，抛光的镜面粗糙度可以实现Ra0.008μm。所用不锈钢螺栓2使用型号为M10，长度为60mm，通过调节新增内壁在螺栓上的位置就可以控制隔热层的厚度在50mm。不锈钢螺栓2通过焊接方式固定到炉体内壁面4上。将不锈钢薄片固定到不锈钢螺栓2上，可方便对不锈钢薄片的定期更换和维护，避免了直接对炉体内壁面抛光的困难且有利于安全生产，同时还可以实现更好的抛光效果，提高不锈钢薄片的热辐射反射率，降低还原炉的能耗。

实施方式3：如图3所示，多晶硅还原炉炉体包括：1-炉体隔热筒，2-不锈钢螺栓，3-炉体外壁面，4-炉体内壁面，5-新增内壁，6-隔热层，7-螺栓孔。其中，新增内壁5选用厚度为1mm的不锈钢薄片，其总体形状与炉体相同，制备时可分割为长方形(图3)，每块长方形不锈钢薄片的面积为1平方米(高为2m，宽度0.5m)，其薄片上都开螺栓孔8，其开孔大小为12mm，主要用于固定的需要和传热的控制需要，不锈钢薄片是经过机床的抛光，其抛光过程方便且抛光效果好，抛光的镜面粗糙度可以实现Ra0.008μm。所用不锈钢螺栓2使用型号为M10，长度为60mm，通过调节新增内壁在螺栓上的位置就可以控制隔热层的厚度在30mm。不锈钢螺栓2通过焊接方式固定到炉体内壁面4上。将不锈钢薄片固定到不锈钢螺栓2上，可方便对不锈钢薄片的定期更换和维护，避免了直接对炉体内壁面抛光的困难且有利于安全生产，同时还可以实现更好的抛光效果，提高不锈钢薄片的热辐射反射率，降低能耗。

实施方式4：如图3所示，多晶硅还原炉炉体包括：1-炉体隔热筒，2-不锈钢螺栓，3-炉体外壁面，4-炉体内壁面，5-新增内壁，6-隔热层，7-螺栓孔。其中，新增内壁5选用厚度为1mm的石英玻璃薄片，其总体形状与炉体相同，制备时可分割为长方形(图3)，每块长方形石英玻璃薄片的面积为1平方米(高为2m，宽度为0.5m)，其薄片上都开螺栓孔8，其开孔大小为12mm，主要用于固定的需要和传热的控制需要，石英玻璃表面镀一层薄膜，可以反射高温硅棒的热辐射。所用不锈钢螺栓2使用型号为M10，长度为60mm，通过调节新增内壁在螺栓上的位置就可以控制隔热层的厚度在20mm。不锈钢螺栓2通过焊接方式固定到炉体内壁面4上。将石英玻璃薄片固定到不锈钢螺栓2上，可方便对石英玻璃薄片的定期更换和维护，避免了直接对炉体内壁面抛光的困难且有利于安全生产，同时还可以提高炉体壁面的热辐射反射率，降低能耗。

以上所述实例仅是充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权力要求书为准。

Claims (4)

1.一种实现多晶硅还原炉节能的炉体，其特征在于，在炉体内新增一层内壁，新增内壁与还原炉炉体的原内壁用不锈钢螺栓焊接，新增内壁与还原炉炉体的原内壁之间为0.2～50mm形成隔热层。

2.根据权利要求1所述的炉体，其特征是新增内壁的材料是不锈钢、石英玻璃。

3.根据权利要求1所述的炉体，其特征是所述的新增内壁的面积大小为0.1～2平方米。

4.根据权利要求1所述的炉体，其特征是所述的新增内壁的厚度为0.2～2mm。

Images