一种多晶硅生产系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产系统及方法。
【背景技术】
[0002]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，因此，作为太阳能光伏产业和半导体工业生产用的主要原料——多晶硅的需求也越来越大。
[0003]目前，多晶硅的生产方法大都采用改良西门子法，多晶硅生产企业为了降低能耗，提高单炉产量，对多晶硅还原炉的设计选型越来越大型化，由原来的3-12对棒逐渐发展至24对棒及以上。利用大型还原炉生产多晶硅，通常是将尾气换热器和还原炉分别通过物料管线和尾气管线相连，以及将物料进料管线和尾气输出管线分别与尾气换热器相连。利用多晶硅还原反应产生的高温尾气在尾气换热器内与物料换热，即物料升温而尾气降温，换热后的物料被输送至还原炉内，换热后的尾气借助尾气输出管线输出。
[0004]但是，因大型还原炉内硅芯数量较多，当硅棒生长至后期，随着硅棒直径的增加，以及还原炉功率的增大，炉内气场内的热量也相应增加，炉内容易积聚大量的热量，导致温度过高，相应会产生以下问题:
[0005]1、硅棒表面容易形成类似于“爆米花”的颗粒状，造成硅棒表面形态差，不利于后期广品加工，影响多晶5圭广品质量。
[0006]2、尾气带出的热量较大，一方面，可能会超过尾气管线的耐高温设计参数，导致爆炸事故，存在安全隐患。另一方面，进入尾气换热器的尾气的温度过高，使得物料混合气温度过高，相应的，又会继续增加还原炉炉内的温度。
[0007]3、还原反应加剧，三氯氣娃会裂解产生大量的娃粉，发生雾化效应。还原炉一旦雾化，硅粉就会沉积在还原炉底盘、炉筒壁及尾气换热器上，容易造成管线、设备结垢堵塞，在使用2-3年后，需要每季度清垢一次。而且，长期雾化会造成尾气换热器结垢较深，影响尾气与物料进料的换热效果，进而更增加了尾气管道发生爆炸的危险。
[0008]为了控制雾化、保证生产安全，通常通过降低物料的进料量和电流来降低尾气温度，但是，降低物料的进料量会影响后期硅棒的沉积速度，降低生产效率，降低电流也会造成耗能增加。
[0009]现有的一种多晶硅制备方案中，是通过向还原炉内通入0.1%?20%卤化氢气体，抑制还原炉内硅粉的产生和雾化效应，以改变硅棒表面的形态。然而，向还原炉内通入一定的卤化氢气体，可能会影响多晶硅的品质，而且，如果卤化氢气体流量控制不当，反而会降低三氯氣娃与氣气的碰撞几率，降低多晶娃的沉积速度。
[0010]因此，亟需一种多晶硅生产方案，以解决上述技术问题。
【发明内容】
[0011]本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种多晶硅生产系统及方法，用以解决现有的利用大型还原炉实现多晶硅生产过程中，防止雾化、降低尾气温度和物料温度方案带来的生产效率降低、耗能增加、多晶硅产品质量下降的问题。
[0012]本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案:
[0013]本发明提供一种多晶硅生产系统，包括:还原炉和尾气换热器，还原炉与尾气换热器通过第一尾气管线相连，尾气输出管线与尾气换热器相连，其特征在于，所述系统还包括第二尾气管线，第二尾气管线分别与第一尾气管线和尾气输出管线相连；第二尾气管线能够分流第一尾气管线内的尾气，且能够使第二尾气管线内的尾气不与物料进行换热。
[0014]进一步的，还原炉和尾气换热器还通过物料输送管线相连；所述系统还包括:控制器、用于检测物料输送管线内三氯氢硅和氢气的混合气的温度的第一温度检测装置、用于检测第一尾气管线内尾气的温度的第二温度检测装置和设置于第二尾气管线上的尾气调节阀，控制器内预设有控制周期；
[0015]控制器分别与第一温度检测装置、第二温度检测装置和尾气调节阀相连，用于当控制周期到达时，获取尾气调节阀当前的状态，并根据第一温度检测装置检测到的物料输送管线内混合气的温度、第二温度检测装置检测到的第一尾气管线内尾气的温度以及获取到的尾气调节阀当前的状态，调节尾气调节阀的阀门开度。
[0016]优选的，控制器内还预设有第一阈值和第二阈值，第一阈值小于第二阈值；
[0017]控制器具体用于，当控制周期到达时，获取尾气调节阀当前的状态，将第一温度检测装置检测到的物料输送管线内混合气的温度与第一阈值相比较，并将第二温度检测装置检测到的第一尾气管线内尾气的温度与第二阈值相比较；当所述混合气的温度大于第一阈值和/或所述尾气的温度大于第二阈值时，判断尾气调节阀当前是否处于开启状态，若是，则控制尾气调节阀增大阀门开度，否则，控制尾气调节阀开启；当所述混合气的温度小于或等于第一阈值，且所述尾气的温度小于或等于第二阈值时，控制尾气调节阀保持当前的阀门开度。
[0018]优选的，所述控制器内还预设有尾气调节阀的各个档位；
[0019]所述控制器具体用于，当所述混合气的温度大于第一阈值和/或所述尾气的温度大于第二阈值，且尾气调节阀当前处于关闭状态时，控制尾气调节阀以最小档位开启；当所述混合气的温度大于第一阈值和/或所述尾气的温度大于第二阈值，且尾气调节阀当前处于开启状态时，控制尾气调节阀在当前的档位上提升1个档位；当所述混合气的温度小于或等于第一阈值，且所述尾气的温度小于或等于第二阈值时，控制尾气调节阀保持当前的档位。
[0020]进一步的，用于向第二尾气管线提供高温冷却水的分流尾气冷却水上水管线。
[0021]优选的，分流尾气冷却水上水管线的一端与冷却水上水管线相连，另一端与第二尾气管线和第一尾气管线相连的一端相连，用以将冷却水上水管线中的高温冷却水输送至第二尾气管线的夹套内。
[0022]进一步的，所述系统还包括用于检测第二尾气管线内尾气的温度的第三温度检测装置和设置于分流尾气冷却水上水管线上的分流尾气冷却水调节阀；当尾气调节阀处于关闭状态和开启状态时，分流尾气冷却水调节阀均处于开启状态；
[0023]控制器分别与第三温度检测装置和分流尾气冷却水调节阀相连，还用于，当控制周期到达时，根据第三温度检测装置检测到的第二尾气管线内尾气的温度，调节分流尾气冷却水调节阀的阀门开度。
[0024]优选的，控制器内还预设有第三阈值，第三阈值小于第二阈值；
[0025]控制器具体用于，当控制周期到达时，将第三温度检测装置检测到的第二尾气管线内尾气的温度与第三阈值相比较，若第二尾气管线内尾气的温度大于第三阈值，则控制分流尾气冷却水调节阀增大阀门开度；若第二尾气管线内尾气的温度小于或等于第三阈值，则控制分流尾气冷却水调节阀保持当前的阀门开度。
[0026]优选的，控制器内还预设有分流尾气冷却水调节阀的各个档位；
[0027]控制器具体用于，当第二尾气管线内尾气的温度大于第三阈值时，控制分流尾气冷却水调节阀在当前的档位提升1个档位；当第二尾气管线内尾气的温度小于或等于第三阈值时，控制分流尾气冷却水调节阀保持当前的档位。
[0028]本发明还提供一种多晶硅生产方法，在进行多晶硅还原反应过程中，包括以下步骤:
[0029]利用第二尾气管线，对从还原炉输送出的第一尾气管线内的尾气进行分流，且使第二尾气管线内的尾气不与物料进行换热。
[0030]进一步的，所述方法还包括:检测物料输送管线内三氯氢硅和氢气的混合气的温度，以及检测第一尾气管线内的尾气的温度；
[0031]所述利用第二尾气管线，对从还原炉输送出的第一尾气管线内的尾气进行分流，具体包括:
[0032]当控制周期到达时，获取第二尾气管线当前的状态，并根据检测到的物料输送管线内三氯氢硅和氢气的混合气的温度、第一尾气管线内尾气的温度和第二尾气管线当前的状态，调节第二尾气管线内尾气的流量。
[0033]优选的，所述根据检测到的物料输送管线内三氯氢硅和氢气的混合气的温度、第一尾气管线内尾气的温度和第二尾气管线当前的状态，调节第二尾气管线内的尾气的流量，具体包括:
[0034]将检测到的物料输送管线内所述混合气的温度与预设的第一阈值相比较，并将检测到的第一尾气管线内尾气的温度与预设的第二阈值相比较；
[0035]若所述混合气的温度大于第一阈值和/或所述尾气的温度大于第二阈值，则判断第二