專利名稱：多晶硅還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅還原爐，尤其涉及一種新型36對(duì)棒的多晶硅還原爐，屬太陽(yáng)能光伏領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅的主要工藝技術(shù)是“西門子改良法”用提純后的高純?nèi)葰涔枧c氫氣按比例混合后，在一定的溫度和壓力下通入多晶硅還原爐內(nèi)，在通電高溫硅芯上進(jìn)行沉積反應(yīng)生成多晶硅，反應(yīng)溫度控制在1080攝氏度左右，最終生成棒狀多晶硅產(chǎn)
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ΡΠ O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、M對(duì)棒還原爐，由于還原爐內(nèi)硅芯表面反應(yīng)溫度高達(dá)1080攝氏度左右，而設(shè)備材質(zhì)耐受溫度有限， 故需要用夾套水對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，但是12對(duì)棒、18對(duì)棒、M對(duì)棒還原爐的設(shè)備直徑較小，熱能利用率還不是很高，生產(chǎn)多晶硅耗電量較大，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的多晶硅還原爐，能夠提高單臺(tái)還原爐產(chǎn)量，通過改善電極排布方式提高對(duì)爐內(nèi)能量的利用率，降低生產(chǎn)多晶硅的電耗。本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)多晶硅還原爐，包括爐體和底盤、混合氣進(jìn)氣管、混合氣出氣管及硅棒，所述底盤上設(shè)有電極，所述電極以正多邊形方式排列，所述電極上連接有所述硅棒。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電極為36對(duì)(即72根)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電極為正三角形排列方式，或者正方形排列方式，或者正六邊形排列方式。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電極的正多邊形均與相鄰的正多邊形共用一條邊。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)所述電極為正三角形排布時(shí)，所述混合氣進(jìn)氣管之間按正六邊形方式排布在所述的底盤上；當(dāng)所述電極為正方形排布時(shí)，所述混合氣進(jìn)氣管之間按正方形方式排布在所述的底盤上；當(dāng)所述電極為正六邊形排布時(shí)，所述混合氣進(jìn)氣管之間按正三角形方式排布在所述的底盤上，且所述混合氣進(jìn)氣管位于由所述電極組成的正多邊形的中心。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述混合氣出氣管按同心圓方式均勻分布在所述底
In O作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述爐體為鐘罩式雙層爐體。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述鐘罩式雙層爐體的爐筒與夾套之間上焊接有螺旋形的導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板與所述夾套和所述爐筒形成螺旋形的流道。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述爐體罩在底盤之上，所述爐體上設(shè)置有爐體冷
3卻水進(jìn)水管和爐體冷卻水出水管。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述爐體冷卻水進(jìn)水管和爐體冷卻水出水管位于螺旋形流道的兩端。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述底盤上設(shè)置底盤冷卻水進(jìn)水管和底盤冷卻水出水管。本發(fā)明多晶硅還原爐，因混合氣進(jìn)氣管均設(shè)置在由電極組成的正多邊形的中心， 使得工藝氣體能夠均勻的擴(kuò)散到位于多邊形頂點(diǎn)的硅棒表面上?；旌蠚膺M(jìn)氣管之間按正多邊形方式排列，使得從各個(gè)方向上擴(kuò)散到硅棒表面的氣場(chǎng)很均勻。電極采用正多邊形分布， 各電極之間互相輻射的能量基本持平，硅棒之間互相吸收散失的能量，硅棒的溫度更容易得到維持與控制。由于硅棒互相吸收熱輻射，平均每根硅棒被爐體內(nèi)表面吸收的熱輻射大大減少，由于電極數(shù)量增加到36對(duì)，單臺(tái)還原爐的產(chǎn)量也大幅度提升。每公斤多晶硅的電耗大大降低，多晶硅的綜合生產(chǎn)成本和能耗也相應(yīng)降低。


圖1是本發(fā)明多晶硅還原爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明多晶硅還原爐的電極采用正三角形排布方式的示意圖。圖3是本發(fā)明多晶硅還原爐的電極采用正方形排布方式的示意圖。圖4是本發(fā)明多晶硅還原爐的電極采用正六邊形排布方式的示意圖。附圖標(biāo)記1.底盤，2.爐體，3.電極，4.混合氣進(jìn)氣管，5.混合氣出氣管，6.爐體冷卻水進(jìn)水管，7.爐體冷卻水出水管，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.硅棒。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明多晶硅還原爐做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。實(shí)施例1
如圖ι所示，本發(fā)明包括底盤1、爐體2、電極3、混合氣進(jìn)氣管4、混合氣出氣管5、爐體冷卻水進(jìn)水管6、爐體冷卻水出水管7、底盤冷卻水進(jìn)水管8、底盤冷卻水出水管9、夾套10、 導(dǎo)流板11、及硅棒12，電極3為三十六對(duì)(即72根)，電極3上連接有用于導(dǎo)電并沉積多晶硅的硅棒12。請(qǐng)結(jié)合圖2，三十六對(duì)電極3以數(shù)個(gè)正三角形方式緊密排布在底盤1上，任意正三角形均與相鄰的正三角形共用一條邊?；旌蠚膺M(jìn)氣管4之間按正六邊形方式排布在底盤1 上，且位于由電極3組成的正三角形的中心；混合氣出氣管5按同心圓方式均勻分布在底盤 1上。底盤1上還設(shè)置有底盤冷卻水進(jìn)水管8和底盤冷卻水出水管9，以導(dǎo)入冷卻水對(duì)底盤1表面進(jìn)行冷卻。爐體2罩在底盤1上，爐體2上的爐筒與夾套11之間焊接有螺旋形的導(dǎo)流板10，三者之間形成螺旋形的流道，爐體冷卻水進(jìn)水管6和爐體冷卻水出水管7向流道中導(dǎo)入冷卻水對(duì)爐體進(jìn)行冷卻。實(shí)施例2
請(qǐng)結(jié)合圖1、圖3，三十六對(duì)電極3以數(shù)個(gè)正方形方式緊密排布在底盤1上，任意正方形均與相鄰的正方形共用一條邊。混合氣進(jìn)氣管4之間按正方形方式排布在底盤1上，且位于由電極3組成的正方形的中心；混合氣出氣管5按同心圓方式均勻分布在底盤1上。實(shí)施例3
請(qǐng)結(jié)合圖1、圖3，三十六對(duì)電極3以數(shù)個(gè)正六邊形方式緊密排布在底盤1上，任意正六邊形均與相鄰的正六邊形共用一條邊?；旌蠚膺M(jìn)氣管4之間按正三角形方式排布在底盤1 上，且位于由電極3組成的正六邊形的中心；混合氣出氣管5按同心圓方式均勻分布在底盤 1上。本發(fā)明的工作過程是混合氣體從混合氣進(jìn)氣管4進(jìn)入爐內(nèi)，由于其位于電極3組成的正多邊形的中心，混合氣體均勻的擴(kuò)散到位于多邊形頂點(diǎn)的硅棒12表面上，混合氣體在硅棒12表面反應(yīng)生成多晶硅后，從混合氣體出氣管5離開爐體2。由于電極3與混合氣進(jìn)氣管4的均勻正多邊形排布使得爐內(nèi)氣場(chǎng)均勻，電極3數(shù)量增多至36對(duì)，以提升單爐產(chǎn)量以及硅棒10之間互相吸收熱輻射，有效降低多晶硅的綜合生產(chǎn)成本和能耗。
權(quán)利要求
1.多晶硅還原爐，包括爐體和底盤、混合氣進(jìn)氣管、混合氣出氣管及硅棒，其特征在于， 所述底盤上設(shè)有電極，所述電極以正多邊形方式排列，所述電極上連接有所述硅棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極為36對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的36對(duì)棒多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極為正三角形排列方式，或者正方形排列方式，或者正六邊形排列方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述電極的正多邊形均與相鄰的正多邊形共用一條邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多晶硅還原爐，其特征在于，當(dāng)所述電極為正三角形排布時(shí)， 所述混合氣進(jìn)氣管之間按正六邊形方式排布在所述的底盤上；當(dāng)所述電極為正方形排布時(shí)，所述混合氣進(jìn)氣管之間按正方形方式排布在所述的底盤上；當(dāng)所述電極為正六邊形排布時(shí)，所述混合氣進(jìn)氣管之間按正三角形方式排布在所述的底盤上，且所述混合氣進(jìn)氣管位于由所述電極組成的正多邊形的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述混合氣出氣管按同心圓方式均勻分布在所述底盤上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐體為鐘罩式雙層爐體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述鐘罩式雙層爐體上的爐筒與夾套之間焊接有螺旋形的導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板、所述夾套及所述爐筒之間形成螺旋形的流道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐體罩在底盤之上，所述爐體上設(shè)置有爐體冷卻水進(jìn)水管和爐體冷卻水出水管。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐體罩在底盤之上，所述爐體上設(shè)置有爐體冷卻水進(jìn)水管和爐體冷卻水出水管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述爐體冷卻水進(jìn)水管和爐體冷卻水出水管位于螺旋形流道的兩端。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述底盤上設(shè)置底盤冷卻水進(jìn)水管和底盤冷卻水出水管。
全文摘要
本發(fā)明多晶硅還原爐，主要由底盤、爐體、電極、混合氣進(jìn)氣管、混合氣出氣管、爐體冷卻水進(jìn)水管、爐體冷卻水出水管、底盤冷卻水進(jìn)水管、底盤冷卻水出水管及硅棒組成。本發(fā)明因混合氣進(jìn)氣管均設(shè)置在由電極組成的正多邊形的中心，使得工藝氣體能夠均勻的擴(kuò)散到位于多邊形頂點(diǎn)的硅棒表面上。電極采用正多邊形分布，各電極之間互相輻射的能量基本持平，硅棒之間互相吸收散失的能量，硅棒的溫度更容易得到維持與控制。由于硅棒互相吸收熱輻射，平均每根硅棒被爐體內(nèi)表面吸收的熱輻射大大減少，由于電極數(shù)量增加到36對(duì)，單臺(tái)還原爐的產(chǎn)量也大幅度提升。每公斤多晶硅的電耗大大降低，多晶硅的綜合生產(chǎn)成本和能耗也相應(yīng)降低。
文檔編號(hào)C01B33/035GK102249241SQ201110158979
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者吳海龍, 周積衛(wèi), 張華芹, 程佳彪, 茅陸榮, 黃小華 申請(qǐng)人:上海森松新能源設(shè)備有限公司