專利名稱：多晶硅還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多晶硅還原爐。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)大多使用“西門子改良法”工藝生產(chǎn)多晶硅，該多晶硅材料經(jīng)單晶爐或鑄錠爐處理后，用于制作太陽能電池切片，是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈的重要原材料?！拔鏖T子改良法”是將高純?nèi)葰涔枧c氫氣按比例混合后通入多晶硅還原爐內(nèi)，在1080攝氏度左右的溫度和一定的壓力作用下，在高溫硅棒表面沉積反應(yīng)生成多晶硅的工藝。目前采用“西門子改良法”生產(chǎn)多晶硅的主要設(shè)備為12對(duì)棒、18對(duì)棒、24對(duì)棒、36對(duì)棒還原爐。由于還原爐內(nèi)硅棒表面反應(yīng)溫度高達(dá)1080攝氏度左右，而設(shè)備金屬材質(zhì)耐受溫度有限，故需要用冷卻水對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻。雖然多晶硅設(shè)備從12對(duì)棒開始發(fā)展，出現(xiàn)了·18對(duì)棒、24對(duì)棒以及現(xiàn)有最大的36對(duì)棒還原爐，其產(chǎn)量在增加，能耗也在降低，但在新的市場(chǎng)形勢(shì)及大化工的要求下需要能夠提供更高產(chǎn)量和更低能耗的還原爐設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種多晶硅還原爐，包括爐殼體，其底部設(shè)置有底盤，上述底盤上開設(shè)有多個(gè)電極孔、至少一進(jìn)氣孔和至少一出氣孔，其中，上述電極孔以上述進(jìn)氣孔為中心呈正多邊形排列，上述電極孔位于上述正多邊形的頂點(diǎn)；多個(gè)電極，分別設(shè)于上述電極孔中，上述電極上連接有硅棒；至少一進(jìn)氣管，連接于上述進(jìn)氣孔；至少一出氣管，連接于上述出氣孔。其中，作為優(yōu)選，上述電極為54對(duì)。優(yōu)選地，上述電極孔以上述進(jìn)氣孔為中心呈正三角形排列，上述電極孔組成的各相鄰的正三角形共用一條邊。優(yōu)選地，上述電極孔以上述進(jìn)氣孔為中心呈正方形排列，上述電極孔組成的各相鄰的正方形共用一條邊。優(yōu)選地，上述電極孔以上述進(jìn)氣孔為中心呈正六邊形排列，上述電極孔組成的各相鄰的正六邊形共用一條邊。作為優(yōu)選技術(shù)方案，上述出氣孔為多個(gè)，以上述底盤的中心為中心均勻分布于上述底盤的邊緣。作為優(yōu)選技術(shù)方案，上述爐殼體為雙層殼體，包括外層的夾套和內(nèi)層的爐筒，上述夾套上設(shè)有冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管。作為優(yōu)選技術(shù)方案，上述夾套和上述爐筒之間設(shè)有導(dǎo)流板。其中，上述導(dǎo)流板為螺旋導(dǎo)流板。作為優(yōu)選技術(shù)方案，上述底盤為中空結(jié)構(gòu)，其帶有冷卻腔體，上述底盤上設(shè)有底盤冷卻水進(jìn)水管和底盤冷卻水出水管，上述底盤冷卻水進(jìn)水管和底盤冷卻水出水管分別與上述冷卻腔體連通。本實(shí)用新型能夠達(dá)到以下技術(shù)效果由于混合氣進(jìn)氣管位于電極組成的正多邊形中心，混合氣出氣管均勻分布在底盤上，所以工藝氣體能均勻地?cái)U(kuò)散到正多邊形頂點(diǎn)的硅棒表面，生成的多晶硅也更加均勻。又由于電極按正多邊形排布在底盤上，各硅棒之間互相輻射熱量又互相吸收輻射熱，使得硅棒溫度基本相同，而且也更容易控制。因?yàn)榇蟛糠州椛錈岜还璋粑?，而且硅棒?shù)量增加到54對(duì)棒，從爐體內(nèi)壁耗散的熱量大大減少，單爐產(chǎn)量和單位電耗大大降低。

圖I是本實(shí)用新型的54對(duì)棒多晶硅還原爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中的電極孔以正三角形排布的局部示意圖。
·[0021]圖3是本實(shí)用新型中的電極孔以正方形排布的局部示意圖。圖4是本實(shí)用新型的電極孔以正六邊形排布的局部示意圖。附圖標(biāo)記I.底盤；2.爐筒；3.電極；3’ .電極孔；4.進(jìn)氣管；4’ .進(jìn)氣管孔；5.出氣管；
6.冷卻水進(jìn)水管；7.冷卻水出水管；8.底盤冷卻水進(jìn)水管；9.底盤冷卻水出水管；10.夾套；11.導(dǎo)流板；12.冷卻腔體；13.硅棒；14.爐殼體。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。如圖I所示，本實(shí)用新型的多晶硅還原爐，包括爐殼體14，其底部設(shè)置有底盤1，底盤I上開設(shè)有多個(gè)電極孔3’、至少一進(jìn)氣孔4’和至少一出氣孔(圖中未示出)，其中，電極孔3’以進(jìn)氣孔4’為中心呈正多邊形排列，電極孔3’位于正多邊形的頂點(diǎn)；多個(gè)電極3，分別設(shè)于電極孔3’中，電極3上連接有硅棒13，硅棒13用于沉積多
晶娃;至少一進(jìn)氣管4，連接于進(jìn)氣孔4’ ；至少一出氣管5，連接于出氣孔。爐殼體14為雙層殼體，包括外層的夾套10和內(nèi)層的爐筒2，夾套10上設(shè)有冷卻水進(jìn)水管6和冷卻水出水管7。夾套10和爐筒2之間設(shè)有導(dǎo)流板11,導(dǎo)流板可為螺旋導(dǎo)流板。冷卻水從冷卻水進(jìn)水管6流入爐筒2、夾套10與導(dǎo)流板11組成的導(dǎo)流通道中，再從冷卻水出水管7流出，以降低爐體內(nèi)壁溫度。底盤I為中空結(jié)構(gòu)，其帶有冷卻腔體12，底盤I上設(shè)有底盤冷卻水進(jìn)水管8和底盤冷卻水出水管9，底盤冷卻水進(jìn)水管8和底盤冷卻水出水管9分別與冷卻腔體12連通。冷卻水從底盤冷卻水進(jìn)水管8進(jìn)入冷卻腔體12后從底盤冷卻水出水管9流出，對(duì)底盤I進(jìn)行冷卻。在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，電極3為54對(duì)，電極孔3’和硅棒13相應(yīng)為108個(gè)。其中，出氣孔可為多個(gè)，以底盤I的中心為中心均勻分布于底盤I的邊緣。結(jié)合圖I和圖2，電極孔3’以進(jìn)氣孔4’為中心呈正三角形排列，電極孔3’組成的各相鄰的正三角形(邊長(zhǎng)相等)共用一條邊。結(jié)合圖I和圖3，電極孔3’以進(jìn)氣孔4’為中心呈正方形排列，電極孔3’組成的各相鄰的正方形(邊長(zhǎng)相等)共用一條邊。結(jié)合圖I和圖4，電極孔以進(jìn)氣孔為中心呈正六邊形排列，電極孔組成的各相鄰的正六邊形(邊長(zhǎng)相等)共用一條邊。結(jié)合圖2，電極3以正三角形方式緊密排布在底盤I上，各相鄰正三角形共用一條邊?；旌蠚膺M(jìn)氣管4位于電極3組成的正三角形的中心?；旌蠚獬鰵夤?均勻分布在底盤I上。本實(shí)用新型的多晶硅還原爐工作過程是工藝氣體從進(jìn)氣管4進(jìn)入爐殼體14的內(nèi)部空間，均勻地?cái)U(kuò)散到位于正多邊形頂點(diǎn)的硅棒13表面，生成致密均勻的多晶硅后從出氣管5離開爐體。反應(yīng)時(shí)硅棒13之間互相輻射和吸收輻射熱，部分輻射熱被爐體2和底盤I吸收后由冷卻水帶走。當(dāng)電極孔3 ’以正六邊形排列時(shí)對(duì)于12對(duì)棒還原爐,外圈娃棒數(shù)量占了 66.6%，生成每公斤多晶娃電耗為80度。24對(duì)棒還原爐，外圈娃棒數(shù)量為50%,生成每公斤多晶娃電耗為80X [I- (66. 6%-50%) ]=66. 7 度。36對(duì)棒還原爐，外圈娃棒數(shù)量為25%,生成每公斤多晶娃電耗為80X [I- (66. 6%-25%) ]=46. 7 度。54對(duì)棒還原爐，外圈硅棒數(shù)量約為15%，在此條件下推測(cè)所得的生成每公斤多晶硅電耗為 80X [I- (66. 6%-15%) ]=38· 7 度。由于硅棒13連接在電極3上，而電極3依照電極孔3’按正多邊形排布，所以硅棒13之間的熱量交換基本持平，而且由于硅棒數(shù)量增加到54對(duì)，靠近爐筒2的硅棒比例大大降低，所以被帶走的輻射熱大大減少。而且硅棒數(shù)量的增加，排布方式的改變，單根硅棒13分?jǐn)偟臓t內(nèi)體積和爐內(nèi)表面積都比現(xiàn)有還原爐大大減小，保溫效果更加明顯，維持設(shè)備運(yùn)行需要補(bǔ)充的電功率也大大減小。以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本實(shí)用新型而所舉的較佳的實(shí)施例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種多晶硅還原爐，其特征在于，包括 爐殼體，其底部設(shè)置有底盤，所述底盤上開設(shè)有多個(gè)電極孔、至少一進(jìn)氣孔和至少一出氣孔，其中，所述電極孔以所述進(jìn)氣孔為中心呈正多邊形排列，所述電極孔位于所述正多邊形的頂點(diǎn)； 多個(gè)電極，分別設(shè)于所述電極孔中，所述電極上連接有硅棒； 至少一進(jìn)氣管，連接于所述進(jìn)氣孔； 至少一出氣管，連接于所述出氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極為54對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極孔以所述進(jìn)氣孔為中心呈正三角形排列，所述電極孔組成的各相鄰的正三角形共用一條邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極孔以所述進(jìn)氣孔為中心呈正方形排列，所述電極孔組成的各相鄰的正方形共用一條邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極孔以所述進(jìn)氣孔為中心呈正六邊形排列，所述電極孔組成的各相鄰的正六邊形共用一條邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述出氣孔為多個(gè)，以所述底盤的中心為中心均勻分布于所述底盤的邊緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐殼體為雙層殼體，包括外層的夾套和內(nèi)層的爐筒，所述夾套上設(shè)有冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述夾套和所述爐筒之間設(shè)有導(dǎo)流板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述導(dǎo)流板為螺旋導(dǎo)流板。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述底盤為中空結(jié)構(gòu)，其帶有冷卻腔體，所述底盤上設(shè)有底盤冷卻水進(jìn)水管和底盤冷卻水出水管，所述底盤冷卻水進(jìn)水管和底盤冷卻水出水管分別與所述冷卻腔體連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多晶硅還原爐，包括爐殼體，其底部設(shè)置有底盤，底盤上開設(shè)有多個(gè)電極孔、至少一進(jìn)氣孔和至少一出氣孔，其中，電極孔以進(jìn)氣孔為中心呈正多邊形排列，電極孔位于正多邊形的頂點(diǎn)；多個(gè)電極，分別設(shè)于電極孔中，電極上連接有硅棒；至少一進(jìn)氣管，連接于進(jìn)氣孔；至少一出氣管，連接于出氣孔。本多晶硅還原爐由于混合氣進(jìn)氣管位于電極組成的正多邊形中心,混合氣出氣管均勻分布在底盤上,所以工藝氣體能均勻地?cái)U(kuò)散到正多邊形頂點(diǎn)的硅棒表面,生成的多晶硅也更加均勻。
文檔編號(hào)C01B33/035GK202717591SQ20122024891
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者吳海龍, 程佳彪, 張華芹, 周積衛(wèi), 茅陸榮 申請(qǐng)人:上海森松新能源設(shè)備有限公司