专利名称：用于块状多晶硅加热的电阻炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电阻炉，尤其涉及ー种用于块状多晶硅加热的电阻炉。
背景技术：
近年来，能源危机越发严重，传统能源对环境的污染也成为社会和国民经济发展的主要制约因素。为了实现可持续发展，各国都在积极调整能源结构，大力发展可再生能源，太阳能电池技术成为全球关注的热点。传统的多晶硅生产エ艺采用改良西门子法，エ艺较为复杂，投资成本高，用其制备太阳能电池将会大大增加电池价格。而新兴的冶金方法提纯多晶硅エ艺相对简单，成本较低，且对环境造成的污染小，已成为太阳能级多晶硅的主要发展方向。用冶金法生产太阳能级多晶硅时，需要制备大量的原料，在制备原料的过程中，需要将块状娃料(金属娃或一次提纯娃锭)破碎成为小粒度的娃料，一般粒度小于50_。而在破碎大块硅料的过程中，由于硅材料本身硬度非常高，一般硅的硬度为7，而铁的硬度一般为5，两者在硬度之间相差很大。这样会在破碎后的硅料中带入大量的铁杂质，而且对破碎机损耗非常大，这些都不利于用冶金法来提纯多晶硅的生产。如果采用对块状多晶硅加热水淬则会大大降低块状硅料破碎难度，降低破碎过程中引入的杂质量，减轻破碎机的损耗。冶金法硅提纯技术是近几年新发展起来的一种较新的技术，不同的冶金法硅提纯技术路线也有较大的差异。但现有技术中的水淬前用于块状多晶硅加热的电阻炉，其整个炉膛是由石英材料围成的，例如用石英砖砌成圆筒状结构而围成炉膛，把硅料直接放在炉膛中进行加热，这样不仅投入成本高，用石英砖砌成圆筒状结构比较困难，且石英砖容易破碎，不适合エ业化大批量生产。
实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种成本低、制造エ艺简单且适应エ业化大批量生产的ー种用于块状多晶硅加热的电阻炉，以克服现有技术用于块状多晶硅加热的电阻炉成本高、制造エ艺复杂且不适应エ业化大批量生产的技术问题。本实用新型是通过以下技术方案来实现的ー种用于块状多晶硅加热的电阻炉，包括底座；设置在所述底座上的炉体；设置在所述炉体内的电阻丝；以及设置在所述炉体两端的炉门；所述炉体内形成有炉膛，所述炉膛内设置有托盘，所述托盘包括石英材质的用以承托硅料以对所述硅料进行加热的承托面和支撑所述承托面的托盘架。本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述炉体为双层筒状结构，所述炉体包括内壁、炉壳、所述内壁和所述炉壳之间的保温层，所述电阻丝埋设在所述保温层内。本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述电阻丝分成独立的三段均匀缠绕在所述内壁外周，所述电阻丝与所述内壁之间用高铝纤维耐火绝缘板隔开。[0011]本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述电阻丝上套设有绝缘陶瓷管，所述绝缘陶瓷管理置在所述保温层内。本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述内壁、所述炉壳、所述炉门和所述托盘架均为0Cr25Ni20不锈钢材质。本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述炉膛的前、中、后段分别设置有测温热电偶。本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述炉门包括设置于所述炉体两端的前炉门和后炉门，所述后炉门设置有用于通入氩气的进气管，所述前炉门设置有用于排出IS气的排气管。本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，优选的，所述进气管上设置有流量计。本实用新型的有益效果在于，与现有技术比较，本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉具有以下优点1、成本低，本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，除了直接承托硅料的承托面是用石英制作以外，其他部件均未采用石英材质，而是采用了不锈钢材质，因此大大降低了制造成本。2、エ艺简单且操作简单，本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其炉膛由不锈钢材料围成，因此简化了制造エ艺；硅料是放在托盘的承托面上，可以用叉车将装好硅料的托盘放入炉膛或将硅料加热后的托盘从炉膛中取出，因此简化了进出炉料的操作。3、适合エ业化大批量生产，本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，由于不锈钢的炉体不像石英材料那样易破碎，因此增加了耐用性，适合于エ业化大批量生产。
图1为本实用新型实施例的用于块状多晶硅加热的电阻炉的横向截面示意图；图2为本实用新型实施例的用于块状多晶硅加热的电阻炉的纵向截面示意具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。如图1和图2所示，本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，可包括炉体1、炉门、底座2、出料装置(图中未示出)及控制系统(图中未示出)五个部分，其中炉体I包括炉壳10、保温层11、电阻丝17、内壁12、托盘架15、托盘14和炉膛13，炉门包括前炉门32和后炉门31。以下分别介绍上述五个部分一、炉体如图1所示，炉体I的形状为双层圆筒形(或称圆柱形)，通常为卧式；炉体I在前后方向(即纵向)上可分为前、中、后三段，相对应的，内壁12所围成的炉膛13也可分前、中、后三段；这三段可以等分，也可以不等分。炉壳10和内壁12的材料可为12mm厚耐高温0Cr25Ni20不锈钢，炉壳10和内壁12之间为保温层11，保温层11可由高铝保温棉、硅酸铝纤维毡或硅酸铝纤维棉填充，因此保温层11也是绝缘层。炉膛13直接由耐高温0Cr25Ni20不锈钢围成，不需要再砌筑耐火砖，简化了结构。保温层11内埋设有电阻丝17。对应于炉体I的前、中、后三段，电阻丝17分成独立的三段均匀缠绕在内壁12外周，与内壁12之间用高铝绝缘板(例如高铝纤维耐火绝缘板)隔开，电阻丝17上套上ー节ー节的耐高温绝缘陶瓷管70，电阻丝17也把ー节ー节的陶瓷管70串起来。电阻丝17可固定于内壁12的保温层11 ー侧的表面并埋置于保温层11内。电阻丝17上套设有耐高温绝缘陶瓷管70、与炉壁之间用高铝绝缘板隔开及埋置在保温层11内，都是为防止漏电造成安全事故。 电阻丝17分成独立的三段，以分别给炉体I的前、中、后三段单独加热，保证炉体内温度均匀，温差小。同时，在炉体I的前、中、后三段的炉膛13的上方，分别设置测温热电偶，例如钼铑热电偶，以实时检测炉温，以确定是否需要对炉膛13的哪一段或哪几段进行加热，避免温差太大影响对块状硅料的加热效果。在对硅料进行加热时，硅料是放置在托盘的承托面14上，托盘包括承托面14和托盘架15，托盘架15可为栅格结构，在托盘架15的上表面为用纯度为3N的石英砖砌成的承托面14，承托面14可以呈U形或圆弧形，在给硅料加热时将硅料盛放在承托面14里，避免硅料与炉膛13直接接触污染硅料，，托盘由托盘架15支撑在炉膛13中，，托盘架15可采用和内壁12相同的0Cr25Ni20不锈钢材料。由于托盘架15下方与内壁12底部之间具有一定距离，因此，可以用叉车将装好硅料的托盘放入炉膛13或将硅料加热后的托盘从炉膛13中取出，因此简化了进出炉料的操作。ニ、炉门炉体I前后两端各有ー个可以随时打开的炉门，分别为前炉门32和后炉门31，炉门材料可为12mm厚耐高温不锈钢，可以与内壁12与炉壳10的材料相同。炉门设置为向外凸的拱形，炉门可从侧面铰接于炉体1，也就是说炉门属于侧开式炉门。炉门内面可设置有热反射屏，炉门与炉体I之间可设有密封槽，在密封槽内可设置耐高温石英盘根材质的密封条以进行密封，減少炉膛13的热量散失。后炉门31设有进气管6，进气管6通有高纯氩气，进气管6的位置在前炉门31的下半部分。前炉门32有排气管9，排气管9位于前炉门32的上半部分。在给块状硅料加热的过程中，通入氩气，可避免硅料氧化。在进气管6上，可设置有流量计，以对氩气的流量进行检测与控制。三、底座炉体I设置在底座2上，底座2可设置在基础地面上。除之前所述的用叉车进出炉料的方式外，可以用倾斜炉体I的方式让硅料自动滚落。这时，托盘15与托盘架14之间需要相对固定。炉体I中部和底座2之间为铰连接，炉体I后部装有升降装置，通过电机丝杠可以实现炉体I的前后倾斜，使炉体I与水平成45度夹角，可使炉膛13内的硅料自动滚落，操作方便，安全可靠。在炉体I前后倾斜进行出料时，为防止托盘从炉膛中滑出，可以在炉门内壁12上设置挡块，以对托盘架15起到限位作用。四、控制系统本实用新型的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其控制系统包括对加热过程的控制和对升降装置的控制。[0037]所有控制加热都通过电源控制柜，利用三相交流电源通过电阻丝17对炉体I进行前、中、后段単独加热。控制启动部分的触发器为智能型，具有60s软启动，可保护负载避免瞬间大电流冲击，提高加热元件和升降装置使用寿命；执行元件为可控硅模块，容量大，性能可靠，更换方便，运行无噪音。五、出料装置利用上述升降装置对炉体I前后倾斜倒料吋，需要有出料装置进行接料，出料装置例如为出料桶，在前炉门32前方放置一圓形出料桶进行出料，出料桶的外壁例如可为3mm厚的不锈钢材料，出料桶的内壁优选的为高硬度的PP材料(聚丙烯)，避免铁对硅料的污染。综上，本实用新型实施例的用于块状多晶硅加热的电阻炉，制造エ艺简单，处理量大，投资成本低，适合エ业化大規模生产。本实用新型的技术方案已由优选实施例掲示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所掲示的本实用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围之内。
权利要求1.一种用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述电阻炉包括底座；设置在所述底座上的炉体；设置在所述炉体内的电阻丝；以及设置在所述炉体两端的炉门；所述炉体内形成有炉膛，所述炉膛内设置有托盘，所述托盘包括石英材质的用以承托硅料以对所述硅料进行加热的承托面和支撑所述承托面的托盘架。
2.如权利要求1所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述炉体为双层筒状结构，所述炉体包括内壁、炉壳、所述内壁和所述炉壳之间的保温层，所述电阻丝埋设在所述保温层内。
3.如权利要求2所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述电阻丝分成独立的三段均匀缠绕在所述内壁外周，所述电阻丝与所述内壁之间用高铝纤维耐火绝缘板隔开。
4.如权利要求2所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述电阻丝上套设有绝缘陶瓷管，所述绝缘陶瓷管埋置在所述保温层内。
5.如权利要求2所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述内壁、所述炉壳、所述炉门和所述托盘架均为0Cr25Ni20不锈钢材质。
6.如权利要求3所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述炉膛的前、 中、后段分别设置有测温热电偶。
7.如权利要求2所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述炉门包括设置于所述炉体两端的前炉门和后炉门，所述后炉门设置有用于通入氩气的进气管，所述前炉门设置有用于排出氩气的排气管。
8.如权利要求7所述的用于块状多晶硅加热的电阻炉，其特征在于，所述进气管上设置有流量计。
专利摘要本实用新型公开了一种用于块状多晶硅加热的电阻炉，其包括底座；设置在所述底座上的炉体；设置在所述炉体内的电阻丝；以及设置在所述炉体两端的炉门；所述炉体内形成有炉膛，所述炉膛内设置有托盘，所述托盘包括石英材质的用以承托硅料以对所述硅料进行加热的承托面和支撑所述承托面的托盘架。本实用新型成本低、制造工艺简单、处理量大，适应工业化大批量生产。
文档编号F27B3/20GK202869204SQ201220459730
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者霍佃鑫, 董志远, 赵有文 申请人:包头市山晟新能源有限责任公司