[发明专利]一种多晶硅还原炉用隔热罩及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炭/炭复合材料应用技术领域，尤其是涉及一种多晶硅还原炉用隔热罩及其制备方法。

背景技术

当前，迫于严峻的能源资源形势，基于对可再生能源的强烈需求，太阳能光伏行业迅猛发展，而多晶硅是太阳能光伏产品最基本的原材料。改良西门子法是当前应用最广的多晶硅生产工艺方法，还原炉是该方法所采用的重要设备。降低还原炉能耗对于提高多晶硅生产效益以至促进光伏行业发展是至关重要的，因而寻找一种耐高温、隔热性好又适应还原炉反应环境的隔热保温产品是最直接有效的节能降耗思路。炭/炭复合材料因其诸多优异性能，如密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀、抗热冲击、热膨胀量小以及可设计性好等，已跳出仅有的航空航天领域，受到越来越多领域的青睐，也恰到好处地符合了多晶硅还原炉节能降耗的要求。

国内外对还原炉隔热罩也有过一些探索和应用，主要有石英、石墨、炭/炭板材和复合炭毡等材质的隔热罩。其中，石英和石墨产品热导率高，节能效果不佳，材质脆弱，经受热冲击、气体腐蚀或机械碰撞后容易碎裂，且受加工成型方式限制，不能制备大尺寸隔热罩。而炭/炭板材一般采用拼接固定的方式组合成整体，整体性差，容易变形，节能效果也不好。复合炭毡在使用时容易分层，寿命短，更换频繁。

2007年01月03日公开的专利号为200610043184.5的发明专利申请文件和2010年02月03日公开的专利号为200910022540.9的发明专利申请文件，均公开了晶体硅生产用炭/炭隔热屏的制备方法，前者用于单晶硅拉制炉及多晶硅冶炼炉，使用环境没有还原炉中的气流冲刷和腐蚀环境恶劣；后者用于多晶硅氢化炉，对隔热罩纯度要求不如还原炉中高，并且，上述两种制备方法都应用到液相浸渍与炭化方式增密工序，又必须使用高温纯化处理来改善隔热罩性能和降低隔热罩灰分，这种方法生产周期长，生产效率低，且受浸渍设备大小限制，不能生产直径2000mm以上的隔热罩，不利于还原炉向大尺寸、高效率的方向发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构设计合理、经济实用且生产周期短、各项性能优异的多晶硅还原炉用隔热罩。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多晶硅还原炉用隔热罩，其特征在于：包括筒状底节和扣装于筒状底节上的筒状顶节，所述筒状底节和筒状顶节的外径和壁厚均相同，所述筒状底节和筒状顶节的外径均为1000mm～3000mm且二者的高度均为300mm～1000mm，所述筒状顶节的底部与筒状底节的顶部之间通过止口进行连接；所述筒状底节和所述筒状顶节的顶底部外侧均沿圆周设置有一道环形凸台，所述环形凸台的高度为20mm～100mm且其厚度为1mm～5mm；所述筒状底节和筒状顶节组装成一个同轴安装于多晶硅还原炉内的筒状隔热罩体。

上述一种多晶硅还原炉用隔热罩，其特征是：还包括布设于筒状底节和筒状顶节之间的一节或多节筒状中节，所述筒状中节的外径和壁厚均与筒状底节和筒状顶节的外径和壁厚相同；所述筒状底节与其上部相邻的筒状中节之间、筒状顶节与其下部相邻的筒状中节之间以及上下相邻两个筒状中节之间均通过止口进行连接；所述筒状中节的顶底部外侧均沿圆周设置有一道环形凸台；所述筒状底节、筒状中节和筒状顶节由下至上组成一个同轴安装于多晶硅还原炉内的筒状隔热罩体。

上述一种多晶硅还原炉用隔热罩，其特征是：所述筒状顶节通过多个顶部固定螺栓同轴安装在多晶硅还原炉的炉体内，多个所述顶部固定螺栓沿圆周方向均匀布设在筒状顶节的顶部，且多个所述顶部固定螺栓的螺栓杆均由筒状顶节的内部向外穿出，所述多晶硅还原炉的炉体顶部内侧对应设置有多个分别供多个所述顶部固定螺栓固定的顶部固定螺母；所述筒状底节通过多个底部固定螺栓同轴安装在多晶硅还原炉的炉体内，多个所述底部固定螺栓沿圆周方向均匀布设在筒状底节的底部，且多个所述底部固定螺栓的螺栓杆均由筒状底节的内部向外穿出，所述多晶硅还原炉的炉体底部内侧对应设置有多个分别供多个所述底部固定螺栓固定的底部固定螺母。

上述一种多晶硅还原炉用隔热罩，其特征是：所述顶部固定螺栓和底部固定螺栓均为炭/炭复合材料螺栓或带有防护结构的钢质螺栓，所述防护结构包括同轴套装在所述钢质螺栓外侧的圆环套和布设在圆环套内端部上且中部开有气孔的圆形帽，所述圆环套和圆形帽组成对所述钢质螺栓进行防护的防护套体；所述圆环套和圆形帽均为炭/炭复合材料或石墨材料。