[发明专利]带有出口气体收集器的多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅的生产设备，特别涉及一种多晶硅还原炉。

背景技术

目前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)，氯化氢和冶金硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，分离精馏提纯后的三氯氢硅进入还原炉被氢气还原，通过化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。该流程包括五个主要环节：三氯氢硅的合成、三氯氢硅的精馏提纯、三氯氢硅的氢还原、尾气的回收和四氯化硅的氢化分离。

其中，三氯氢硅的氢还原在大型钟罩式还原炉中进行。还原炉主要由炉体、硅芯、气路系统、电极加热系统和冷却系统组成，如图2所示。氢气和三氯氢硅混合气体经由进气管及其上设置的喷嘴进入还原炉内，混合气体高速向上喷射过程中在通电高温的硅芯表面发生化学气相沉积反应生成高纯多晶硅，得到棒状多晶硅产品，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢等副产物尾气，尾气从底盘上设置的出气口和出气管排出。

现有技术存在的主要问题有：气路系统设置不合理，如图2所示，进气口9与出气口10′均设置在还原炉的底盘上，造成炉内底部由于气体扩散而发生短路，部分气体未与硅芯充分接触发生反应就直接经出气口排出，炉内气体分布不均匀，最终导致生成的多晶硅棒上下粗细不均匀，影响产品质量。尾气是否能够被均匀地收集和排出对于还原炉的操作性能和生成多晶硅棒产品的质量有非常大的影响，因此需要对还原炉的气体出口结构重新进行设计。中国专利CN201105995Y公开的改进型多晶硅还原炉，其特征是在底盘上增加一个尾气出气导管，使得气体出口与进口位置不在同一个平面上；中国专利CN101476153A公开的多晶硅的还原生产工艺及其生产用还原炉，将出气口设置在还原炉顶端，采用5～7管口式结构。这些结构的改变虽然较之传统还原炉内由于气体在底部扩散造成短路的现象有一定的改善作用，但并没有根本解决炉内气体分布不均匀的问题。

发明内容

本发明的带有出口气体收集器的多晶硅还原炉，目的在于克服现有设备的上述缺点，提供一种能使炉内气体不易发生短路且分布均匀从而保证生产出的多晶硅棒上下粗细均匀的多晶硅还原炉。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种多晶硅还原炉，包括炉体，夹套，底盘，支座，多对电极，带有石墨头的硅芯，混合气进气管及进气喷嘴，出气管和冷却系统等；其中炉内顶端设置有出口气体收集器，底盘中心设置有出气管，出气管与出口气体收集器连通。

在出口气体收集器上设置有两根垂直连通的主接管；其中主接管I 19一端与设置在底盘中心的出气管连通，另一端与主接管II 20的中心位置垂直连通；主接管II上连接有若干根侧接管21，侧接管与主接管II垂直连通；侧接管和主接管II向下的一面即面向底盘的一面均匀设置有若干小孔22。

所述主接管II 20和侧接管21均与炉体1内壁连接。

所述主接管II 20和侧接管21均通过搭接板24及螺栓25与炉体1内壁连接。

多对电极分圈正负交错均匀地布置在底盘上，与电极连接的带有石墨头的硅芯顶部两两搭接，电极可以设置为12对或15对或18对或24对或36对；混合气进气管上连接若干喷嘴，喷嘴均匀分布在底盘上。

具体说明如下：

带有出口气体收集器的多晶硅还原炉，包括炉体，夹套，底盘，支座，观察视镜，多对电极，带有石墨头的硅芯，混合气进气管及进气喷嘴，出口气体收集器，出气管，夹套冷却水进水口和出水口，底盘冷却水进水口和出水口，电极冷却水进水口和出水口及其他附属部件。多对电极分圈正负交错均匀地布置在底盘上，与电极连接的带有石墨头的硅芯顶部两两搭接，电极可设置为12对或15对或18对或24对或36对；混合气进气管上连接若干喷嘴，喷嘴均匀分布在底盘上；炉内顶端设置有出口气体收集器，底盘中心设置有出气管，出气管与出口气体收集器连通。

出口气体收集器上设置有两根垂直连通的主接管；其中主接管I 19一端与设置在底盘中心的出气管11连通，另一端与主接管II 20的中心位置垂直连通；主接管II 20上连接有若干根侧接管21，侧接管21与主接管II 20垂直连通；侧接管21和主接管II 20向下的一面即面向底盘的一面均匀设置有若干小孔22。主接管I 19与主接管II 20、主接管II 20与侧接管21均通过法兰23连接，主接管II 20和侧接管21均通过搭接板24及螺栓25与炉体1内壁连接。

本发明的特征在于多晶硅还原炉内顶端设置有出口气体收集器，设置在底盘中心的出气管与出口气体收集器连通。