专利名称：一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构及实施方法
技术领域：
本发明属于多晶硅生产技术领域，特别是西门子法生产多晶硅的一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构及实施方法。背景介绍多晶硅在电子领域及太阳能领域有着广发的应用，目前国内外多晶硅生产企业主要采用“改良西门子法”。该方法的生产流程是利用氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和硅粉在一定温度下反应生成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行精馏分离提纯，提纯后的高纯三氯氢硅与氢气按比例混合后，在一定的温度和压力下通入多晶硅还原炉内，在通电高温硅芯上进行沉积反应生成多晶硅，最终生成棒状多晶硅产品，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、氯化氢等副产物。
传统多晶硅还原炉，如专利CN200420060144. 8，CN200720306394. 9,CN200820105591. 9，CN200920230836. 5，CN201020215600. 7 等，其进气口和出气口都分布
在底盘上，这种设计的缺点是由于流场，温度场的匹配不合理，容易在还原炉顶部滞留，产生流动死区，造成局部区域的气体温度过高，产生硅粉，而这些硅粉一方面会造成原料的损失，另一方面产生的硅粉容易附着在钟罩内壁上，使得钟罩内壁的光洁度降低，造成因辐射而带走的能量飙升，最终表现为还原电耗升高；另外由于进口流体向上流动，而出口的流体向下流动，这两股逆向流动的流体使得还原炉内的流体均为混流状态，影响反应气的转化率，进一步增加了还原炉的电耗。本课题组通过在某多晶硅生产企业进行的工业实验发现，当钟罩内壁为镜面时，还原电耗会显著降低。为保护钟罩内壁面为镜面，并且解决还原炉内流体的混流状态，本课题组提出在还原内部加一层内胆，但由于内胆没有冷却系统，且与高温硅棒比较近，因此内胆的温度比较高，从而造成多晶硅在内胆壁面上进行沉积，降低了内胆的光洁度，大大增加了多晶硅生产能耗，为保证内胆温度较低，避免多晶硅在内胆壁面上沉积，以保护内胆壁面的光洁度和降低多晶硅生产能耗，为此本课题组提出了一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构。
发明内容
本发明提供了一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构及其实施方法，其技术方案如下一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构及其实施方法，包括内胆1，半环管2，封闭空腔3，进料管4，喷管5，内胆环管2是半圆管，直接焊接到内胆I内壁面，成一个封闭空腔3，进料管4与封闭空腔3是连通的，喷管5与封闭空腔3是连通的；内胆环管2直径为20mnTl00mm ;喷管5另一头是呈扁平结构的，且喷管方向是与内胆I内壁面切向平行；喷管5有3 12个，直径为5mnT20mm ;液体三氯氢硅和四氯化硅的混合物经进料管4打入封闭空腔3内，再通过喷管5喷到内胆内壁面上，喷到内胆内壁面上的液体在内胆内壁面上成液膜向下流动，最后气化成气体；首先，这种结构通过在内胆内壁面喷淋液体的三氯氢硅和四氯化硅混合物，使得内胆的温度能维持在比较低的温度，避免了内胆内壁面沉积多晶硅，保持内胆内壁面有较好的光洁度；其次，这种结构利用高温硅棒的热辐射能气化液体三氯氢硅和四氯化硅，降低了还原炉的总能耗。节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构解决了传统多晶硅还原炉能耗大与钟罩内壁沉积硅粉问题。与传统多晶硅还原炉相比，节能型多晶硅还原炉利用高温硅棒的热辐射能气化液体三氯氢硅，降低了还原炉的总能耗，减少多晶硅还原炉钟罩冷却水的通入量 ’另外这种结构通过在内胆内壁面喷淋液体的三氯氢硅，使得内胆的温度能维持在比较低的温度，避免了内胆内壁面沉积多晶硅，保持内胆内壁面有较好的光洁度，降低还原炉的能耗。
图I为本发明一种节能型多晶硅还原炉的主视图； 图2为实施例I内胆降膜结构主视图；图3为实施例I内胆降膜结构俯视剖视图；图4为实施例2内胆降膜结构主视图；图5为实施例2内胆降膜结构俯视剖视图；图6为实施例3内胆降膜结构主视图；图7为实施例3内胆降膜结构俯视剖视图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明提供的一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构作进一步详细说明。实施例I :如图2、3所示多晶硅还原炉，包括1-内胆，2-半环管，3-封闭空腔，4-进料管，5-喷管。内胆环管2是半圆管，直接焊接到内胆I内壁面，成一个封闭空腔3，进料管4与封闭空腔3是连通的，喷管5与封闭空腔3是连通的；内胆环管2直径为20_ ;喷管5另一头是呈扁平结构的，且喷管方向是与内胆I内壁面切向平行；喷管5有3个，直径为5_;这种结构通过在内胆内壁面喷淋液体的三氯氢硅和四氯化硅混合物，使得内胆的温度能维持在比较低的温度，避免了内胆内壁面沉积多晶硅，保持内胆内壁面有较好的光洁度；而且利用高温硅棒的热辐射能气化液体三氯氢硅和四氯化硅，降低了还原炉的总能耗，其节能效果可达30%以上。实施例2 :如图4、5所示多晶硅还原炉，包括1-内胆，2-半环管，3-封闭空腔，4-进料管，5-喷管。内胆环管2是半圆管，直接焊接到内胆I内壁面，成一个封闭空腔3，进料管4与封闭空腔3是连通的，喷管5与封闭空腔3是连通的；内胆环管2直径为50_ ;喷管5另一头是呈扁平结构的，且喷管方向是与内胆I内壁面切向平行；喷管5有6个，直径为IOmm ;这种结构通过在内胆内壁面喷淋液体的三氯氢硅和四氯化硅混合物，使得内胆的温度能维持在比较低的温度，避免了内胆内壁面沉积多晶硅，保持内胆内壁面有较好的光洁度；而且利用高温硅棒的热辐射能气化液体三氯氢硅和四氯化硅，降低了还原炉的总能耗，其节能效果可达30%以上。实施例3 :如图6、7所示多晶硅还原炉，包括1-内胆，2-半环管，3-封闭空腔，4-进料管，5-喷管。内胆环管2是半圆管，直接焊接到内胆I内壁面，成一个封闭空腔3，进料管4与封闭空腔3是连通的，喷管5与封闭空腔3是连通的；内胆环管2直径为IOOmm ；喷管5另一头是呈扁平结构的，且喷管方向是与内胆I内壁面切向平行；喷管5有12个，直径为20mm ;这种结构通过在内胆内壁面喷淋液体的三氯氢硅和四氯化硅混合物，使得内胆的温度能维持在比较低的温度，避免了内胆内壁面沉积多晶硅，保持内胆内壁面有较好的光洁度；而且利用高温硅棒的热辐射能气化液体三氯氢硅和四氯化硅，降低了还原炉的总能耗，其节能效果可达30%以上以上所述实例仅是充分说 明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
权利要求
1.一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构，包括内胆(I)、半环管(2)、封闭空腔(3)、进料管(4)和喷管(5)，其特征是内胆环管是半圆管，直接焊接到内胆内壁面，成ー个封闭空腔，进料管与封闭空腔是连通的，喷管与封闭空腔是连通的。
2.如权利要求I所述的节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构，其特征是内胆环管直径为 20mm 100mm。
3.如权利要求I所述的节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构，其特征喷管另ー头是呈扁平结构的，且喷管方向是与内胆内壁面切向平行。
4.如权利要求4所述的节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构，其特征是喷管有Γ12个，直径为5mm 20mm。
5.权利要求I的节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构的实施方法，其特征是液体三氯氢硅和四氯化硅的混合物经进料管打入封闭空腔内，再通过喷管喷到内胆内壁面上，喷到内胆内壁面上的液体在内胆内壁面上成液膜向下流动，最后气化成气体。
全文摘要
本发明公开了一种节能型多晶硅还原炉的内胆降膜结构及其实施方法，内胆环管是半圆管，直接焊接到内胆内壁面，成一个封闭空腔，进料管与封闭空腔是连通的，喷管与封闭空腔是连通的；喷管另一头是呈扁平结构的，且喷管方向是与内胆内壁面切向平行；喷管有3~12个；液体三氯氢硅和四氯化硅的混合物经进料管打入封闭空腔内，再通过喷管喷到内胆内壁面上，喷到内胆内壁面上的液体在内胆内壁面上成液膜向下流动，最后气化成气体；节能型多晶硅还原炉利用高温硅棒的热辐射能气化液体三氯氢硅，降低了还原炉的总能耗，减少多晶硅还原炉钟罩冷却水的通入量；避免了内胆内壁面沉积多晶硅，保持内胆内壁面有较好的光洁度，降低还原炉的能耗。
文档编号C01B33/035GK102674362SQ20121014231
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者刘春江, 周阳, 段连, 段长春, 王晓静, 黄哲庆 申请人:天津大学