[实用新型]一种42对棒的新型多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本实用新型属于多晶硅生产技术领域，特别是西门子法生产多晶硅的一种节能大型多晶硅还原炉；涉及一种42对棒的新型多晶硅还原炉。 

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，在通电高温硅棒上进行气相沉积反应生成多晶硅。 

目前“西门子改良法“的生产设备主要包括13对棒(ZL200720081579.4)、18对棒(ZL200820006916.8)、24对棒(ZL200820105591.9)、30对棒(200920242485)、36对棒(200920210006.6)等多晶硅还原炉。 

首先对13对棒、18对棒的小型多晶硅还原炉，其单位质量的多晶硅产品能耗高，生产成本高。 

其次对于24对棒、30对棒、36对棒的大型多晶硅还原炉，电极都是成圆周排布，其不同圆周电极之间的空间间隙比较大，而同一圆周上的两相邻电极之间比较密，造成底盘上的电极排布不均匀，部分空间密集、部分空间稀疏，显然这种分布结构不够完善，并没有充分利用还原炉内的空间。 

再者，这些还原炉的进气方式一般都是底盘进气，底盘出气，这种设计方式很不合理： 

第一、容易导致进料混合气走短路直接从尾气出口排出，降低了多晶硅的转化率。 

第二、由于进料气体在进气口速度较大、温度较低，使得还原炉在竖直方向上必定产生一个浓度梯度与温度梯度，导致了多晶硅在电极根部的沉积反应速率偏低，同时由于气体的向上流动也有带动电极表面的多晶硅向上运动的趋势，两者共同作用的结果使得形成硅芯下部生长速率较慢，导致硅芯上部较粗，根部较细，不利于多晶硅安全、稳定的生产。 

第三、这种结构导致还原炉的进口气速高，而还原炉顶部气速低，造成了还原炉顶部存在回流死区，降低了多晶硅的产量。 

因此，目前多晶硅还原炉的设计要实现其大型化，且底盘的电极排布更均匀、更密集，进气口、出气口分布更合理，而又能够充分利用现有电气系统，以保证还原炉能够长期、安全、稳定、高效的生产。 

发明内容

本实用新型提供了一种42对棒新型多晶硅还原炉，解决了传统多晶硅还原炉电极排布不均匀，进气口、出气口设计不合理的问题。 

本实用新型的技术方案如下： 

一种42对棒的新型多晶硅还原炉，其特征是还原炉底盘规则的分布着42对电极、100个通气口和1个中心切换用通气口，还原炉顶盘规则分布着100个通气口、1个中心切换用通气口；还原炉底盘上电极分为5层，其中内部的四层按正六边形排布，从中心向外依次按3对、6对、9对、12对、12对规则分布，内层相邻的三根电极以正三角形排布；每一根电极的周围均匀排布三个通气口，三个通气口位于该电极为中心的成正三角形顶点处。 

上述相邻两两电极的间距优选为200mm～300mm，还原炉底盘和顶盘的直径优选为2700～4000mm。 

还原炉底盘与顶盘的通气口既与进气管道相连，又与出气管道相连接，并通过控制阀来控制底盘和顶盘的进气与出气状况，以实现底盘进气-顶盘出气和顶盘进气-底盘出气的周期性操作方式。 

本实用新型的42对棒的新型多晶硅还原炉，炉体11固定到还原炉底盘1上并密封，还原炉顶盘15固定到炉体11上并密封，硅芯14通过石墨夹套13与底盘电极12相连接并密封，18对硅芯14及电极12在顶部由硅棒6两两相接，底盘电极12固定到还原炉底盘1且密封，并与供电系统相连接，底盘混合气进气控制阀2与混合气进气管3和底盘通气气口6相连接，底盘尾气出气控制阀4与尾气出气管5和底盘通气口6相连接，底盘中心切换通气口控制阀25与尾气出气管5和底盘中心切换通气口24相连接；顶盘混合气进气控制阀19与混合气进气管3和顶盘通气口18相连接，顶盘尾气出气控制阀4与尾气出气管5和顶盘通气口18相连接，顶盘中心切换通气口控制阀23与尾气出气管5和顶盘中心切换通气口控制阀23相连接。还原炉底盘1、炉体10、还原炉顶盘15分别通过底盘冷却水进口8、炉体冷却水入口10、顶盘冷却水入口17通入冷却水，且底盘冷却水出口7、炉体冷却水出口9、顶盘冷却水出口16分别与需热系统相连接。 

本实用新型具有的优点是：