专利名称：一种多晶硅还原装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多晶硅的生产设备，尤其是一种用于生产多晶硅的多晶硅还
原装直O
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，业界生产多晶硅的方法有多种，其中较为常见的是氢还原法。其是把提纯好的三氯氢硅和净化好的氢气作为原料，通入到反应容器内，在高温、加压环境下，两者在反应容器内发生化学反应，形成多晶硅，并沉积在反应容器内的发热体上。随着化学反应的继续，沉积在发热体上的多晶硅越来越多，逐渐的将发热体全部覆盖，变成一根外表包裹着多晶硅的棒状体，俗称硅棒。反应容器内的化学反应将继续进行，多晶硅也会继续沉积在硅棒上，使得硅棒的直径逐渐加大，直到最后达到预定的直径尺寸，停止反应容器内的化学反应。业界通常使用多晶硅还原炉，作为实施上述化学反应的反应容器。其自身的性能好坏，对其生产的多晶硅的品质有着重大的影响。通常其包括有底座以及与底座连接的炉体，并且一般是多台并联式的还原装置。现有还原装置主要问题是，还原气体在炉内达到还原温度，并进行还原结晶，同时大量的加热气体(SiHC13)伴随高温生成的SiC14从尾气中排出，由于沉积过程太短，造成一次性实收率低下、尾气中的能量白白损耗、能耗和尾气量都很大，并且这些未还原为固态多晶硅的尾气还需耗用大量的冷媒来进行冷却回收，造成冷却系统投资加大，运行成本增大。以如图1所示一种传统多晶硅还原装置，为两台多晶硅还原炉1并联，其尾气需经换热装置散热降温，再经过冷凝器冷凝，最后尾气分离冷冻回收，该装置既损失了尾气中的热能，又需要增设换热装置、冷凝装置和尾气分离冷冻回收装置，能耗高、产能低及投资大。
实用新型内容为了克服现有业界使用的多晶硅还原炉成本高、能耗量巨大、产量低的问题，本实用新型提供一种多晶硅还原装置，以达到降低生产成本，减小能耗，提高生产效率的目的。本实用新型的技术方案如下一种多晶硅还原装置，包括至少两台多晶硅还原炉，所述多晶硅还原炉为多级串联连接，或并联后再多级串联连接，所述多级为至少两级，每级设有至少一台多晶硅还原炉，所述多晶硅还原装置每级的多晶硅还原炉设有的数量逐级减少。优选的，所述多晶硅还原装置为4级，所述第一级并联4台所述多晶硅还原炉，第二级并联3台所述多晶硅还原炉，第三级并联2台所述多晶硅还原炉，第四级为1台所述多晶硅还原炉，所述第一级4台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第二级的3台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第二级3台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第三级的2台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第三级2台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后与所述第四级的1台所述多晶硅还原炉的进气口连通。优选的，所述多晶硅还原装置为4级，所述第一级并联6台所述多晶硅还原炉，第二级并联4台所述多晶硅还原炉，第三级并联2台所述多晶硅还原炉，第四级为1台所述多晶硅还原炉，所述第一级6台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第二级的4台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第二级4台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第三级的2台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第三级2台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后与所述第四级的1台所述多晶硅还原炉的进气口连通。本实用新型的有益效果是，1、省略了换热装置和冷凝装置，或大大减少了换热装置和冷凝装置以及尾气分离冷冻回收装置的数量或功率，极大减少了固定资产的投资和对土地的占用，并节约了该部分装置的能量消耗及运行费用。2、热能得到充分利用，节能环保。3、尾气量大大减少。4、原料经过充分反应，产得率提高，产能提高。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为一种传统的多晶硅还原装置的结构示意图；图2为本实用新型公开的一种多晶硅还原装置的结构示意图。图中的数字或字母所代表的相应部件的名称1、多晶硅还原炉 14、进气口 15、出气口 2、换热装置 3、冷凝装置 4、尾气回收装置
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，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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的范围。实施例1，如图2所示，本实用新型涉及的一种用于生产多晶硅的多晶硅还原装置，包括10台多晶硅还原炉1，所述多晶硅还原炉1为并联后再4级串联连接，所述多晶硅还原装置每级的多晶硅还原炉1设有的数量逐级减少，即所述第一级并联4台所述多晶硅还原炉1，第二级并联3台所述多晶硅还原炉1，第三级并联2台所述多晶硅还原炉1，第四级为1台所述多晶硅还原炉1，所述第一级4台所述多晶硅还原炉1的出气口 14汇总后分别与所述第二级的3台所述多晶硅还原炉1的进气口 15连通，所述第二级3台所述多晶硅还原炉1的出气口 14汇总后分别与所述第三级的2台所述多晶硅还原炉1的进气口 15连通，所述第三级2台所述多晶硅还原炉1的出气口 14汇总后与所述第四级的1台所述多晶硅还原炉1的进气口 1连通。第四级的多晶硅还原炉1的出气口 15依次连接换热装置2、 冷凝装置3和尾气回收装置4。[0018]工作原理是，先把提纯好的三氯氢硅和净化好的氢气作为原料，通入到第一级的4 台多晶硅反应炉1内，在高温、加压环境下，两者在4台多晶硅反应炉1内发生化学反应，形成多晶硅，并沉积在4台多晶硅反应炉1内的发热体上。随着化学反应的继续，沉积在发热体上的多晶硅越来越多，逐渐的将发热体全部覆盖，变成一根外表包裹着多晶硅的棒状体， 俗称硅棒。同时大量的加热气体(SiHC13)伴随高温生成的SiC14从4台多晶硅反应炉1的出气口 14中排出，并通过管道输送到第二级的3台多晶硅还原炉1中，同样的化学反应继续在第二级的3台多晶硅还原炉1中进行，同理，剩余的加热气体(SiHC13)伴随高温生成的SiC14从3台多晶硅反应炉1的出气口 14中排出，并通过管道输送到第三级的2台多晶硅还原炉1中，继续反应，并最后进入第四级的1台多晶硅还原炉1中进行最后的化学反应之后，进入换热装置2、能领装置3和尾气回收装置4进行降温、冷凝和分离回收，此时，经过 4级多晶硅还原炉1的逐级反应消耗，尾气的量显著降低，大大降低了后续处理设备的容量和能耗，另外，原料气体经过多级反应，实质是大大增加了还原反应的时间、反应面积和路径，使得原料的产得率也大大提高，随着总共10台多晶硅反应炉1内的化学反应进行，多晶硅也会继续沉积在硅棒上，使得硅棒的直径逐渐加大，直到最后达到预定的直径尺寸，停止反应容器内的化学反应。同时，不再需要在每一台多晶硅还原炉1后装设换热装置2、能领装置3和尾气回收装置4，而仅仅只需要在末级装设一套，大大的减少了固定资产投资和节约了土地，同时减少相应设备的能耗和运行维护费用。实施例2，其余与实施例1相同，不同之处在于，所述多晶硅还原装置为4级，所述第一级并联6台所述多晶硅还原炉1，第二级并联4台所述多晶硅还原炉1，第三级并联2 台所述多晶硅还原炉1，第四级为1台所述多晶硅还原炉1。上述实施例中，多晶硅还原炉1的级数可以是2级，三级或5级，根据实际需要决定。每级的多晶硅还原炉1的数量也可以根据需要来任意确定，只要满足其数量逐级减少即可。本实用新型的有益效果是，1、省略了换热装置和冷凝装置，或大大减少了换热装置和冷凝装置以及尾气分离冷冻回收装置的数量或功率，极大减少了固定资产的投资和对土地的占用，并节约了该部分装置的能量消耗及运行费用。2、热能得到充分利用，节能环保。3、尾气量大大减少。4、原料经过充分反应，产得率提高，产能提高。以上为对本实用新型实施例的描述，通过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1.一种多晶硅还原装置，其特征在于，包括至少两台多晶硅还原炉，所述多晶硅还原炉为多级串联连接，或并联后再多级串联连接，所述多级为至少两级，每级设有至少一台多晶硅还原炉，所述多晶硅还原装置每级的多晶硅还原炉设有的数量逐级减少。
2.根据权利要求1所述的多晶硅还原装置，其特征在于，所述多晶硅还原装置为4级， 所述第一级并联4台所述多晶硅还原炉，第二级并联3台所述多晶硅还原炉，第三级并联2 台所述多晶硅还原炉，第四级为1台所述多晶硅还原炉，所述第一级4台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第二级的3台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第二级 3台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第三级的2台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第三级2台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后与所述第四级的1台所述多晶硅还原炉的进气口连通。
3.根据权利要求1所述的多晶硅还原装置，其特征在于，所述多晶硅还原装置为4级， 所述第一级并联6台所述多晶硅还原炉，第二级并联4台所述多晶硅还原炉，第三级并联2 台所述多晶硅还原炉，第四级为1台所述多晶硅还原炉，所述第一级6台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第二级的4台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第二级 4台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后分别与所述第三级的2台所述多晶硅还原炉的进气口连通，所述第三级2台所述多晶硅还原炉的出气口汇总后与所述第四级的1台所述多晶硅还原炉的进气口连通。
专利摘要一种多晶硅还原装置，包括至少两台多晶硅还原炉，所述多晶硅还原炉为多级串联连接，或并联后再多级串联连接，所述多级为至少两级，每级设有至少一台多晶硅还原炉。本实用新型的有益效果是，1、省略了换热装置和冷凝装置，或大大减少了换热装置和冷凝装置以及尾气分离冷冻回收装置的数量或功率，极大减少了固定资产的投资和对土地的占用，并节约了该部分装置的能量消耗及运行费用。2、热能得到充分利用，节能环保。3、尾气量大大减少。4、原料经过充分反应，产得率提高，产能提高。
文档编号C01B33/03GK202038868SQ20112026610
公开日2011年11月16日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者王春龙 申请人:王春龙