[发明专利]一种多晶硅生产系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产系统及方法。

背景技术

目前，国内外的主流多晶硅生产技术是改良西门子法，该方法是将汽化预热后的三氯氢硅(质量含量100％)与氢气按照一定比例混合后输入还原炉内，在1050℃～1100℃下，在通电高温硅芯上发生化学气相沉积反应，得到高纯多晶硅。三氯氢硅与氢气发生还原反应，可以生成多晶硅以及二氯二氢硅、无定型硅等气相副产物。

现有的一种适用于小型还原炉的多晶硅生产方案为，将还原生产后的反应尾气通过文丘里引射装置，与新鲜的原料气混合后进入还原炉，进行多晶硅生产，此过程中反应尾气不进行反应尾气回收处理，当反应气体三氯氢硅转化率达到15％～20％时，将反应尾气通过自动控制装置将各炉出口管线切换连接到尾气回收管线，反应尾气通过尾气回收管线进入后续的尾气处理工段。

然而，随着多晶硅生产技术的进步，目前主流的还原炉多晶硅棒数在36对以上，单台还原炉生产反应所需气体量极大。在大型还原炉生产反应中，反应中部分硅无法沉积在沉积载体上，在还原炉内气氛中结核形成无定型硅。如果对反应尾气不进行额外的处理，直接输入至还原炉内继续进行还原反应，未处理直接回收利用的反应尾气中含有无定型硅，加上反应也会生成无定型硅，导致还原炉内形成大量的无定型硅。

大量的无定型硅会对多晶硅棒表面造成刻蚀，使多晶硅棒表面疏松、毛糙，严重影响多晶硅质量。此外，反应尾气中含有无定型硅，还会造成还原设备及下游工序设备堵塞，磨损。

因此，亟需一种多晶硅生产方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种多晶硅生产系统及方法，用以解决多晶硅产品质量差、下游设备堵塞、磨损的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种多晶硅生产系统，物料管线、混合器、还原炉、尾气总管线和尾气回收管线，其特征在于，所述系统还包括：物料流量检测装置、尾气组分检测装置、尾气流量检测装置和尾气流量控制装置；尾气流量控制装置包括：控制器和设置于尾气回收管线上的尾气调节阀；控制器上预设有尾气控制周期、第一尾气与物料流量比例、第一含量和第二含量，其中，第二含量大于第一含量；

物料流量检测装置，用于检测进入还原炉的氢气和三氯氢硅的混合气的流量；

尾气组分检测装置，用于检测反应尾气中二氯二氢硅的组分；

尾气流量检测装置，用于检测尾气回收管线上的反应尾气的流量；

控制器分别与尾气调节阀、物料流量检测装置、尾气组分检测装置和尾气流量检测装置相连，用于根据预设的第一尾气与物料流量比例控制尾气调节阀，以控制输送至还原炉的反应尾气的流量；以及，当尾气控制周期到达时，根据尾气组分检测装置当前检测到的反应尾气中的二氯二氢硅的组分、尾气流量检测装置当前检测到的尾气回收管线上的反应尾气的流量、物料流量检测装置当前检测到的氢气和三氯氢硅的混合气的流量，计算当前反应尾气与物料混合后的气体的二氯二氢硅的含量；以及，根据所述当前反应尾气与物料混合后的气体的二氯二氢硅的含量、预设的第一含量和第二含量，控制尾气调节阀，以控制输送至还原炉的反应尾气的流量。

进一步的，所述控制器上还预设有初始反应时长；

所述控制器具体用于，在初始反应时长到达时，根据预设的第一尾气与物料流量比例控制尾气调节阀，以控制输送至还原炉的反应尾气的流量。

进一步的，所述系统还包括尾气温度检测装置，尾气温度检测装置与所述控制器相连，用于检测反应尾气的温度；所述控制器上设置有阈值；

所述控制器还用于，当尾气控制周期到达时，计算温度检测装置当前检测到的反应尾气的温度与前一尾气控制周期到达时检测到的反应尾气的温度之间的温度差；以及，将所述温度差与预设的阈值相比较，当所述温度差小于所述阈值时，根据尾气组分检测装置当前检测到的反应尾气中二氯二氢硅的组分、尾气流量检测装置当前检测到的尾气回收管线上的反应尾气的流量、物料流量检测装置当前检测到的氢气和三氯氢硅的混合气的流量，计算当前反应尾气与物料混合后的气体的二氯二氢硅的含量。

进一步的，所述控制器还用于，当所述温度差大于或等于所述阈值时，根据预设的第二尾气与物料流量比例控制尾气调节阀，以控制输送至还原炉的反应尾气的流量，直至还原炉停炉；其中，第二尾气与物料流量比例小于第一尾气与物料流量比例。