[发明专利]内壁安装凹形镜面的多晶硅还原炉及多晶硅还原炉用凹形镜面

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅的生产技术领域，特别涉及一种多晶硅还原炉及多晶硅还原炉用凹形镜面。

背景技术

目前，多晶硅的生产主要采用改良西门子法。在改良西门子法中，还原工段所发生的主要反应是三氯氢硅被氢气还原生成硅和氯化氢，该反应是在多晶硅还原炉中进行的。发生反应时，多晶硅还原炉处于通电高温状态，反应温度保持在1050～1150℃左右，同时还原炉的炉体夹套、底盘以及电极等处都配有循环冷却水系统，来与炉内高温环境进行换热以满足炉体各处的温度要求。

现有的多晶硅还原炉能耗非常大，可达60～100KW·h/kg多晶硅，多晶硅生产的还原电耗占总成本的70％左右。同时，还原炉内也存在严重的能量损失问题，能量损失主要原因在于多晶硅棒的高温辐射损失。多晶硅棒通过高温辐射将能量传递到还原炉内壁上，然后通过夹套冷却水将热量带走。通常还原炉内壁的温度为600℃左右，而硅棒的温度为1050～1150℃左右，这样硅棒通过高温辐射到还原炉内壁的能量损失非常大。为了降低高温辐射造成的能量损失，一些多晶硅的生产厂家将还原炉的内壁进行抛光处理，提高壁面的光洁度可以将一部分辐射到内壁的能量反射回炉内，减少能量损失。这样改进降低了能耗，但同时也存在一些问题。由于三氯氢硅还原反应会产生氯化氢等腐蚀性气体，还原炉一次生产结束后抛光的内壁经常被严重腐蚀，在下一炉开车生产之前炉体内壁需要进行再次打磨。这样就会加大生产操作的复杂性，提高生产成本。同时，我们希望继续改进多晶硅还原炉的生产设备和技术，进一步降低能耗节约成本。

发明内容

本发明的内壁安装凹形镜面的多晶硅还原炉及多晶硅还原炉用凹形镜面，目的在于克服现有技术和设备的上述缺点，提供一种内壁安装镜面的多晶硅还原炉，所安装镜面面向炉内一侧呈凹面形状并且进行高度抛光，凹形镜面能够使高温硅棒辐射到炉体内壁的能量被反射回炉内，并且将反射回的能量聚焦于硅棒上，这种聚光技术能够在炉体内壁抛光的基础上进一步降低由于硅棒高温辐射所造成的能量损失，降低能耗，并且避免了对炉体内壁进行多次打磨抛光的繁杂工序，大大降低了多晶硅还原炉的生产成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种内壁安装凹形镜面的多晶硅还原炉，多晶硅还原炉内壁安装有凹形镜面，各个凹形镜面顺次紧密相邻并通过螺栓与炉体内壁固定。

所述炉体内壁所安装镜面的数量等于炉内最外圈硅棒的数量，镜面与最外圈硅棒一一对应，并且保证镜面凹面的轴心跟与其对应的硅棒轴心位置重合。

本发明的多晶硅还原炉用凹形镜面，其特征在于镜面一侧为平面，无需抛光，镜面另一侧呈凹面形状并且进行高度抛光，将其平面的一侧与还原炉内壁固定，凹面一侧面向炉内。

镜面为不锈钢或石英玻璃材质，凹形镜面最低凹面处的厚度约为0.2～2mm。

以每一根最外圈硅棒的圆心作圆，并且所作圆与还原炉底盘所在圆周相切，由此确定出每一个凹形镜面的位置和凹面的半径，同时所作的各圆相交，各交点位置则确定了凹形镜面的宽度。

本发明的一种内壁安装凹形镜面的多晶硅还原炉，如图1、图3所示，炉体内壁安装有高度抛光的凹形镜面，各个凹形镜面顺次紧密相邻并通过螺栓与炉体内壁固定。将螺栓焊接固定在炉体内壁的合适位置上，同时在个凹形镜面对应位置上开螺栓孔，安装时通过螺栓螺母连结将各凹形镜面固定在还原炉内壁上。所安装镜面的数量等于炉内最外圈硅棒的数量，镜面与最外圈硅棒一一对应，并且保证镜面凹面的轴心跟与其对应的硅棒轴心位置重合。如图4所示，高度抛光的镜面可以保证高温硅棒辐射到炉体内壁的能量被反射到炉内，同时由于各个凹形镜面的轴心位置与最外圈硅棒轴心位置一一对应重合，使得反射回来的能量被各个凹形镜面聚焦于与其对应的硅棒上，这样可以对炉内的高温能量进行更加充分的利用，大大降低由于高温辐射造成的能量损耗，减少生产成本。同时，各个高度抛光的凹形镜面可以由厂家进行专门生产，方便快捷。还原炉开车前，只需将镜面按生产要求贴合固定在炉体内壁上，从而避免了繁杂的对炉体内壁进行打磨抛光工序。这样，不仅节约了时间缩短了多晶硅生产周期，降低了生产成本，而且专业生产的高度抛光镜面要比人工打磨炉体内壁具有更高的水准，进一步提高了炉体内壁反射能量减少能量损失的效果。