[发明专利]多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，特别是涉及一种多晶硅还原炉。

背景技术

多晶硅还原炉是多晶硅生产中产出最终产品的核心设备，也是决定系统产能、能耗的关键环节。因此，多晶硅还原炉的设计和制造，直接影响到产品的质量、产量和生产成本。随着全球经济危机的影响下，多晶硅的价格持续下降，产业利润不断被压缩，市场竞争日趋激烈。因此，有效地降低多晶硅能耗，提高产品质量，提高生产效率，是目前多晶硅生产企业需要解决的重要问题。

目前生产多晶硅主要采用“改良西门子法”，通常将一定配比的三氯氢硅(SiHCl₃)和氢气(H₂)混合气从底部进气口喷入，在还原炉内发生气相还原反应，反应生成的硅(Si)直接沉积在炉内的硅芯表面，随着反应的持续进行，硅棒不断生长最终达到产品要求。由于还原炉内部硅芯需要维持在1050℃-1100℃进行生产，外部用冷却夹套进行冷却，因此，使用12对棒、18对棒等还原炉生产多晶硅还原能耗大，生产成本高，已经不适应目前激烈市场竞争的要求，迫切需求一种能够节能降耗的新型还原炉的出现。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可以降低能耗并且可以提高产量的多晶硅还原炉。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉，包括：底盘和炉体，所述炉体连接在所述底盘上且在所述炉体与所述底盘之间限定出反应腔室；三十六对电极，所述三十六对电极设在所述底盘上且分别分布在第一、第二、第三和第四圆周，所述第一、第二、第三和第四圆周为以所述底盘中心为圆心且半径依次增大的同心圆周；进气系统，所述进气系统包括设在所述底盘中部的多个喷嘴；和排气系统，所述排气系统包括多个排气口，所述排气口设在所述底盘上且位于所述第四圆周与所述炉体之间。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉，所述三十六对电极设在所述底盘上且分别分布在第一、第二、第三和第四圆周，由此，可以合理利用热能，同时也可以避免炉体内侧壁带走过多热量，可以降低热量损耗。

另外，根据本发明上述实施例的多晶硅还原炉还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，在所述第一、第二、第三和第四圆周上沿圆周方向依次均匀分布有三对、七对、十一对和十五对电极。电极如此布置，可以最大程度的合理利用热能。

根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述多个喷嘴分别分布于所述底盘中心处和第五、第六和第七圆周上，所述第五、第六和第七圆周均以所述底盘中心为圆心且分别位于所述第一与第二圆周、第二与第三圆周以及第三与第四圆周之间。由此，可以使工艺气体在所述反应腔室内均匀分布，可以提高单炉产量。

有利地，根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述多个喷嘴的数量为十九个，其中在所述第五、第六和第七圆周上分别均匀分布有四个、六个和八个喷嘴。由此，可以使所述多个喷嘴的布局更为合理，可以有效地与所述三十六对电极相配合。

进一步地，根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述进气系统还包括：进气环管，所述进气环管位于所述底盘下方且与外部气源相连通；十九个进气管，所述十九个进气管分别与所述十九个喷嘴一一对应且所述十九个喷嘴通过所述十九个进气管与所述进气环管相连接。由此，可以使每个所述喷嘴的进气量都保持一致。

根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述多个排气口的数量为六个。由此，可以使反应尾气及时排出。

根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述底盘内形成有第一冷却腔，且所述第一冷却腔具有第一冷却介质进口和多个第一冷却介质出口，所述第一冷却介质进口位于所述底盘的中央，而所述多个第一冷却介质出口与所述多个排气口一一对应设置，每个所述第一冷却介质出口连接有第一冷却管且每个所述排气口连接有尾气管，所述第一冷却管套设在所述尾气管上。由此，可以改善生产条件，可以保证安全生产。

根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述炉体内设有第二冷却腔且所述第二冷却腔连接有第二冷却介质进口和第二冷却介质出口，所述第二冷却介质进口位于所述炉体的底部且所述第二冷却介质出口位于所述炉体的顶部，所述第二冷却腔内设有多个隔流挡板，所述多个隔流挡板在所述第二冷却腔内由下至上绕所述反应腔室呈螺旋状分布。由此，可以改善生产条件，可以保证安全生产。

根据本发明一个实施例的多晶硅还原炉，所述炉体包括位于下部的筒体和设在所述筒体顶端的封头，所述封头为中空半球体。由此，可以减小上升气流在所述反应腔室顶部的上升阻力。