[发明专利]一种多晶硅氢化炉

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅生产领域，具体涉及一种多晶硅氢化炉。

背景技术

多晶硅是最主要的光伏材料，是集成电路硅衬底、新型环保能源太阳能电池的主流材料，也是生产单晶硅的直接原料，是发展信息产业和新能源产业的重要基石。目前多晶硅的生产设备多晶硅还原炉会产生大量尾气，其中的Cl₄Si不好处理，而且其量很大，其量占到多晶硅生产原料的20％。如果直接将这些四氯化硅作为废物处理掉，则非常不合理，原因如下：(1)副产物Cl₄SI同样消耗了原料工业硅粉和液氯，作为废物处理掉就会造成这部分原料的损失，造成多晶硅生产中物料单耗的上升，增加了多晶硅的成本；(2)将Cl₄Si作为废物处理会对环境带来污染；(3)将Cl₄Si作为废物处理也需要花费大量资金。因此，必需对副产物Cl₄Si进行处理，这样既可以对环境不造成污染，又可降低多晶硅生产成本。

目前国内外多晶硅生产厂家均采用Cl₄Si的热氢化来解决这一问题，用来提高多晶硅产量，使多晶硅实现闭环化生产。氢化炉就是用来对Cl₄Si处理的专用设备，是Cl₄Si反应的主要场所。但目前国内多晶硅生产厂家使用的氢化炉设备基本上依靠外国进口，其价格为国产氢化炉的10倍，且因设备结构原因多数不能正常使用。国内外均未公开多晶硅氢化炉的设计制造技术，国家也没有相关标准出台，故研制出一种结构合理、优质高效、高产出低能耗的氢化炉显得举足轻重。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理、优质高效、高产出低能耗的多晶硅氢化炉。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种多晶硅氢化炉，包括炉体、视镜、底盘、底座、电极、石墨接头、进出管、发热体、总进水口、容器法兰、出水口、密封垫和螺栓，其中视镜位于炉体中部，炉体和底盘之间垫有密封垫；底盘上开有电极孔和进出气孔，炉体通过容器法兰与底座夹持底盘，用螺栓固定连接；电极穿过底盘与石墨接头连接，石墨接头与发热体连接固定；此外，还包括单层隔热装置、进出气套管、底部进出管和安全阀接口，其中底盘和炉体均为水冷式结构，炉体上的内筒筒体、内筒封头以及夹套筒体、夹套封头和容器法兰之间形成炉体冷却腔，炉体冷却腔内部设置螺旋型导流板；底盘由上底板和下底板通过连接体组焊而成，上底板、下底板和连接体之间为底盘冷却水腔；在容器法兰密封面上部设置有垫片冷却腔，炉体冷却腔的总进水口设置在炉体下部，内筒筒体顶部中心连接有安全阀接口，出水口设置在与内筒封头连通的安全阀接口的夹层上；单层隔热装置置于炉体内部，放置于底盘之上，其底部与底盘的电极孔处对应开孔；发热体均匀分布在单层隔热装置的内腔内；进出气套管穿过进出管和单层隔热装置底部深入到单层隔热装置内部，进出气套管、单层隔热装置、进出管和炉体同轴心。

上述单层隔热装置所用材料为耐高温材料，其底部上均匀分布着两圈电极孔，中心开有进出气孔，顶部开有6～10个均匀分布的孔。

上述进出气套管包括上段套管、下段套管、气体分散器和隔热套管，其中下段套管为径向带有两圈圆孔的空心式结构，其外圈为一圈均匀分布的出气孔，内圈为一圈均匀分布的进气孔；下段套管底部的末端连接进气口，进气口与进气孔连通；下段套管在靠近底部处开缺口，缺口与下段套管的出气孔联通，并与出气口连通；上段套管为单圈空心结构，径向均匀分布一圈进气孔，且上段套管的进气孔与下段套管的进气孔位置相对应；在下段套管外套有隔热套管，在上段套管顶部连接有气体分散器。

上述的出气孔为15～25个，进气孔为5～15个。

上述的出气孔为18个φ18mm的出气孔，进气孔为9个φ31mm的进气孔。

上述进出气套管由石墨加工而成。

上述下段套管和隔热套管置于底部进出管内，底部进出管由内管和夹套管组成，内管紧贴隔热套管，夹套管和内管之间为夹套空腔；夹套空腔底部一侧接底部冷却水进口，另一侧接出气口，在出气口外套设有出气管冷却水进口。

上述电极有12对，即24个电极，在底盘和单层隔热装置底部上分2圈均匀地布置，8对电极设置在外圆周上，4对电极设置在内圆周上。

上述电极与石墨接头采用螺纹形式连结，石墨接头与发热体采用螺栓连接。

上述电极为硅芯电极，其下端连接2000V电压，持续给热发热体提供电源，使发热体产生热量，保证隔热屏内的温度保持在1200～1250℃。