专利名称：一种氢化炉发热体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及氢化炉领域，尤其涉及一种氢化炉发热体。
背景技术：
在采用改良西门子法生产多晶硅的工艺中，会产生大量副产物四氯化硅。四氯化 硅极易与水反应生成二氧化硅和氯化氢，如果直接将四氯化硅排放会严重影响生态环境， 因此需要对四氯化硅进行妥善处理。目前工业化回收利用四氯化硅的方法，主要是通过氢化工艺将四氯化硅重新转化 为多晶硅的生产原料三氯氢硅。四氯化硅高温氢化工艺(也称为热氢化)是将四氯化硅与 氢气按一定配比在温度为1100-130(TC时反应生成三氯氢硅，反应方程式为SiCl4+H2 = SiHCl3+HCl此化学反应为可逆反应，工业生产中一次摩尔转化率一般在10-30%。反应转化 率越低，生成三氯氢硅的产量越低，而且单位电耗越高、生产成本越高。如何提高四氯化硅 氢化转化率是目前多晶硅生产厂家面临的技术课题。影响反应转化率的因素包括工艺原 因、设备(氢化炉)原因、发热体的结构设计和材质选择。发热体是氢化炉的核心部件，四氯化硅和氢气在发热体的外表面周围发生反应， 发热体外表面的大小直接影响反应转化率。目前多晶硅生产厂家普遍采用扁状的条块碳碳 纤维(CFC)发热体或筒形石墨发热体。由于扁状或筒形发热体的比表面积(比表面积是指 单位质量物料所具有的总面积)较小，这直接导致反应转化率的下降。因此，如何提高发热 体的比表面积是本技术领域技术人员需要解决的难题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种氢化炉发热体，通过对发热体的结构 进行改进，提高发热体的比表面积，达到提高反应转化率、提高三氯氢硅产量、降低单位电 耗和生产成本的目的。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种氢化炉发热体，包括主体和翅片；所述主体为U形结构；所述翅片设置于所述主体的外表面。优选的，在上述氢化炉发热体中，所述翅片的数量为多个。优选的，在上述氢化炉发热体中，所述主体的内部设置有腔体。优选的，在上述氢化炉发热体中，所述翅片为片状结构。优选的，在上述氢化炉发热体中，进一步包括分别设置于所述主体两端的安装部。优选的，在上述氢化炉发热体中，所述安装部为圆柱体。优选的，在上述氢化炉发热体中，所述安装部为立方体。优选的，在上述氢化炉发热体中，所述主体、翅片和安装部由碳碳纤维构成。[0019]优选的，在上述氢化炉发热体中，所述主体、翅片和安装部由石墨构成。由此可见，本实用新型公开的氢化炉发热体，在主体的外表面设置翅片，增大了发 热体的表面积，在不增加发热体的有效横截面积的情况下发热体的质量保持不变，提高了 发热体的比表面积，发热体的表面积增大之后，增大了四氯化硅和氢气参与反应的几率，提 高了反应转化率，增加了三氯氢硅的产量；另外，发热体的有效横截面积直接决定其耗电 量，由于发热体的有效横截面积与现有发热体的有效横截面积一致，所以本实用新型公开 的发热体的耗电量与现有的发热体的耗电量一致，在反应效率提高的情况下，降低了单位 三氯氢硅的电耗，从而降低了生产成本。
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简 单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型公开的一种氢化炉发热体的结构示意图；图2为图1所示氢化炉发热体的横截面结构示意图；图3为本实用新型公开的另一种氢化炉发热体的纵截面结构示意图；图4为图3所示氢化炉发热体的横截面结构示意图；图5为本实用新型公开的另一种氢化炉发热体的结构示意图；图6为图5所示氢化炉发热体的安装结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实 施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所 获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。本实用新型公开了一种氢化炉发热体，通过对发热体的结构进行改进，提高发热 体的比表面积，达到提高反应转化率、提高三氯氢硅产量、降低单位电耗和生产成本的目 的。参见图1和图2，图1为本实用新型公开的一种氢化炉发热体的结构示意图，图2 为图1所示氢化炉发热体的横截面结构示意图。该发热体包括主体1和翅片2。其中，主体1呈U形结构，其两端可以与氢化炉 炉底上的电极相连；翅片2设置于主体1的外表面上。在实施中，主体1和翅片2可以采用 碳碳纤维制作，也可以采用石墨制作。主体1和翅片2可以一体成型。在氢化炉运行过程中，四氯化硅和氢气在发热体的外表面附近发生反应，生成三 氯氢硅和氯化氢。发热体外表面的面积大小直接决定了参与反应的四氯化硅和氢气的体 积，当参与反应的四氯化硅和氢气的体积增大时，可提高反应转化率。本实用新型公开的氢化炉发热体，在主体1的外表面设置了翅片2，增大了发热体 的表面积，在不增加发热体的有效横截面积的情况下发热体的质量保持不变，提高了发热 体的比表面积。发热体的表面积增大之后，增大了四氯化硅和氢气参与反应的几率，提高了反应转化率，增加了三氯氢硅的产量。另外，发热体的有效横截面积直接决定了发热体的耗 电量，由于发热体的有效横截面积与现有发热体的有效横截面积一致，所以本实用新型公 开的发热体的耗电量与现有的发热体的耗电量一致，在反应效率提高的情况下，降低了单 位三氯氢硅的电耗，从而降低了生产成本。在实施中，翅片2的数量可以为多个。可以理解的是，翅片2的数量越多，则发热 体外表面的面积越大。为了保证发热体的耗电量不变，要保证发热体的有效横截面积不变， 因此，随着翅片2数量的增加，要相应减小主体1的横截面积。在保证发热体的有效横截面积不变的情况下，在主体1上设置多个翅片，可以进 一步增加发热体的比表面积，提高反应转化率，增加三氯氢硅的产量，而发热体的耗电量保 持不变，因此降低了单位三氯氢硅的电耗，从而降低了生产成本。参见图3和图4，图3为本实用新型公开的另一种氢化炉发热体的纵截面结构示意 图，图4为图3所示氢化炉发热体的横截面结构示意图。与图1所示氢化炉发热体的区别在于，在主体1的内部设置有腔体11。通过设置腔体11，可以减小主体1的有效横截面积，因此，在保证发热体的有效横 截面积不变的情况下，可以在主体1的外表面设置更多的翅片。由于发热体的有效横截面 积保持不变，增加翅片2的数量可以增大发热体的外表面，即可以提高发热体的比表面积， 实现提高反应转化率、提高三氯氢硅产量、降低单位电耗和生产成本的目的。在实施中，翅片2可以为片状结构，即翅片2的横截面为近似矩形，同样的，翅片2 的横截面也可以为近似三角形或圆形。在本实用新型公开的发热体中翅片2优选为片状结 构，片状翅片的加工工艺更加简单。参见图5和图6，图5为本实用新型公开的另一种氢化炉发热体的结构示意图，图 6为图5所示氢化炉发热体的安装结构示意图。与图1所示氢化炉发热体的区别在于，在图5所示的氢化炉发热体中进一步包括 安装部3，安装部3设置于主体1的两端。在氢化炉运行过程中，发热体的两端必须要与氢化炉炉底的电极连接，当电极通 电时，发热体升温。在实施中，发热体通过辅助固定部件4与电极(图中未示出)连接，当 发热体为图1和图3所示的结构(即主体1上未设置安装部3)时，要在辅助固定部件4上 加工出与主体1和翅片2的形状匹配的安装孔，之后将发热体插入该安装孔中实现与电极 的连接，由于该安装孔的形状不规则，所以加工难度大。当主体1上设置安装部3之后，只 需在辅助固定部件4上加工出与安装部3形状匹配的安装孔即可，之后将安装部3插入该 安装孔中实现与电极的连接。实施中，基于加工工艺的考虑，将安装部3设置为圆柱体结构 或立方体结构。另外，安装部3可以由碳碳纤维或者石墨构成，其选材与主体1和翅片2的材料一致。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种氢化炉发热体，其特征在于，包括主体和翅片； 所述主体为U形结构；所述翅片设置于所述主体的外表面。
2.根据权利要求1所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述翅片的数量为多个。
3.根据权利要求1所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述主体的内部设置有腔体。
4.根据权利要求1所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述翅片为片状结构。
5.根据权利要求1所述的氢化炉发热体，其特征在于，进一步包括分别设置于所述主 体两端的安装部。
6.根据权利要求5所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述安装部为圆柱体。
7.根据权利要求5所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述安装部为立方体。
8.根据权利要求5所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述主体、翅片和安装部由碳碳 纤维构成。
9.根据权利要求5所述的氢化炉发热体，其特征在于，所述主体、翅片和安装部由石墨 构成。
专利摘要本实用新型公开了一种氢化炉发热体，包括主体和翅片；主体为U形结构；翅片设置于主体的外表面。本实用新型公开的氢化炉发热体，在主体的外表面设置翅片，增大了发热体的表面积，在不增加发热体的有效横截面积的情况下发热体的质量保持不变，提高了发热体的比表面积，发热体的表面积增大之后，增大了四氯化硅和氢气参与反应的几率，提高了反应转化率，增加了三氯氢硅的产量；另外，发热体的有效横截面积直接决定其耗电量，由于发热体的有效横截面积与现有发热体的有效横截面积一致，所以本实用新型公开的发热体的耗电量与现有的发热体的耗电量一致，在反应效率提高的情况下，降低了单位三氯氢硅的电耗，从而降低了生产成本。
文档编号C01B33/107GK201919184SQ20102069687
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者潘和平 申请人:重庆大全新能源有限公司