[发明专利]一种多晶硅还原炉炉体

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅还原炉炉体，尤其是一种适用于多层隔热节能的多晶硅还原炉炉体。

背景技术

随着科技的发展，太阳能光伏产业和半导体工业的发展也越来越迅猛，作为太阳能光伏产业以及半导体工业主要的原料的多晶硅，其工业需求也是越来越大。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化氢和硅粉在一定温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，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，在通电高温硅芯上进行沉积反应生成多晶硅，反应温度控制在1080℃～1150℃，最终生成棒状多晶硅产品，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢等副产物。

在多晶硅还原过程中，需要电能加热并维持硅棒的在1080℃～1150℃的高温状态，高温状态的硅棒通过辐射传热将其热量传递到还原炉的内壁上，同时，被加热的反应气体通过对流换热将热量传递到内壁之上，这些热量经设置在还原炉炉壁中的承压冷却水被带出系统之外。被承压冷却水所带走的热量约占还原炉电能消耗的80％，国外每生产1kg耗能为70～90kwh，而国内每生产1kg耗能为150～200kwh。

所以目前很多技术人员都通过油冷或者承压水冷却的方式来降低炉壁温度，也有很多厂家采用内壁镜面化抛光，沉积TiN薄膜等来降低辐射传热，以达到减少炉体内部的能量损失，最终实现节能。但由于还原炉内的氯化氢气体对内壁产生腐蚀，长期生产将会降低炉体内壁抛光面的镜面效果，降低高温硅芯棒对内壁面的热辐射反射，导致节能效果降低，因此需要定期对炉体内壁面进行抛光和维护，但直接对炉体内壁面抛光的操作困难，抛光的镜面效果差。

公告号为CN102730693A公开了“一种节能型多晶硅还原炉的真空夹层内胆结构”，其内胆为真空夹层封闭真空结构，且内胆真空夹层内分布2～10环撑件，每个环上均匀分布3～10个撑件，通过真空夹层增加内胆内外流体的传热阻力，降低了反应器的能耗。但是其内胆为真空状态，成本高昂，内部支撑结构件过多，材料耗费严重，且内胆易变形损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种有多层金属隔热板的多晶硅还原炉炉体，通过在夹层炉体内设有隔热罩，解决现有多晶硅还原炉能耗高、炉体内壁抛光困难和热辐射造成炉体内壁高温氯化氢腐蚀的问题，从而提高了炉体内热能的利用率，以较低的电能和易操作的技术降低多晶硅的能耗。

为实现上述目的，本发明的技术方案是:

一种多晶硅还原炉炉体，包括底盘、罩扣在底盘上的夹层炉体，所述的夹层炉体内设有隔热罩，隔热罩与夹层炉体内壁之间设有隔离块，所述隔热罩由多层金属隔热板构成，多层金属隔热板通过不锈钢螺栓连接在一起，多层金属隔热板之间均设有隔离垫片，多层金属隔热板的夹层与炉内腔相通，以保持多晶硅还原过程中多层金属隔热板的夹层与炉内氛围相同。

所述的多层金属隔热板的层数为3～5层；所述的多层金属隔热板为不锈钢板，每层隔热板的厚度为2～5mm的范围内，隔热板的间距D为5～10mm；所述隔离块厚度L为10～15mm

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能有效提高炉体内热能的利用率，以较低的电能和易操作的技术降低多晶硅的能耗，可根据炉体大小来制作多层金属隔热板，确定隔热板厚度、夹层间距及不锈钢螺栓类型，适用于各种多晶硅还原炉；由于采用螺栓连接多层金属隔热板，故拆卸容易，必要时只需对最内层金属板抛光或更换内层隔热板，即可解决炉内壁抛光技术难题，并有效阻止了内壁的高温氯化氢腐蚀；由于多层金属隔热板之间与炉内保持相通，单薄的隔热板也不易变形，有效地保证了多层金属隔热板的使用寿命；

理论计算证明，在还原炉内壁与高温Si棒之间放置一层隔热板时，辐射传递的热量可以减少一半，如果放置n层隔热板，则辐射传递的热量只有原来传递热量的1/(1+n)(在不考虑对流换热的情况下)，使内壁表面温度降低，可大幅度降低还原炉的能耗，有效地减少内壁的高温氯化氢腐蚀，炉壁夹层中承压冷却水的压力可适当降低或采用常规的冷却水系统，从而简化生产系统，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的多晶硅还原炉炉体的主视图；

图2为本发明的多晶硅还原炉炉体的俯视图；

图3为图1中I部分的局部放大图；

图中：1－夹层炉体内壁；2－底盘；3－不锈钢螺栓；4－金属隔热板；5－硅芯；6－隔离块；7－炉壁夹层；8－夹层炉体外壁；9－隔离垫片。

具体实施方式