改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法与流程

本发明涉及生产多晶硅的方法。

背景技术：

多晶硅是单质晶体硅的一种形态，其具有优异的半导体特性，在光伏行业和微电子行业得到了广泛应用，如半导体器件、集成电路和太阳能电池片等，都是由硅材料制备而成。目前，国内外80％以上的多晶硅生产企业，均采用比较成熟的改良西门子法进行多晶硅生产。其生产原理是三氯氢硅和氢气被通入到钟罩式的多晶硅还原炉反应腔内，在1100℃左右的硅芯表面发生CVD还原化学反应，反应生成的硅晶微粒沉积在硅芯表面，使得硅芯直径不断变粗形成多晶硅棒，由此方法制备而成的多晶硅，其纯度可达到99.9999％，甚至可达99.999999999％。尽管改良西门子法生产该多晶硅的优点很多，且可生产出高纯度的多晶硅产品，但是由于改良西门子法生产条件受热力学的限制，长期以来都存在能耗高、效率低、成本高、TCS一次转化率低等诸多不足，急需针对以上问题进行设备改造、生产工艺优化，是目前多晶硅产业研发的重点。

为了提高多晶硅产率、提高TCS一次转化率、降低能耗、降低生产成本，大多数企业通过合理设计还原炉底盘布局、电极结构、喷嘴尺寸、优化多晶硅生产工艺配方等方式来实现提高还原炉产率、降低生产能耗的目的。尽管该方法对改良西门子法多晶硅生产有一定的增益效果，但增益幅度有限，且无法有效提高TCS一次转化率，降低能耗。因此，对于现有改良西门子法生产工艺的现状，有必要开发一种可以大幅提高多晶硅产率、降低能耗和生产成本的工艺方法，增加企业经济效益和市场竞争力。

技术实现要素：

本发明是要解决现有改良西门子法多晶硅生产条件受热力学的限制，长期以来都存在能耗高、转换效率低等诸多的不足，为了解决多晶硅的生产成本的问题，而提供了改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法。

改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法是按以下步骤进行的：将多台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联在一起，除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用气体管路将每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的尾气出口连接到下一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，依次连接，并在每条气体管路上安装流量计和流量控制阀，得到串联设备；将原料气体通入串联设备的第一台改良 西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，经改良西门子法多晶硅还原炉设备底盘上均匀分布的喷嘴结构，喷射进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的还原腔内部，在高温的硅芯表面发生化学气相沉积还原反应，还原反应生成的硅晶微粒将在硅芯上充分吸附沉积，逐步形成多晶硅棒；所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，10≥N≥2，N为正整数；

且每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为140℃～160℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为80℃～110℃；

或每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为200℃～300℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃～200℃；

或除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为200℃～300℃；除倒数两台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃～200℃，倒数第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为200℃～300℃；

串联设备从第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备到最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯数量递减；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，且10≥N＞2时，所述的硅芯数量为n_i，则n_i-1-n_i≤n_i-2-n_i-1，其中n_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量N＝2时，所述的硅芯数量为n₁及n₂，n₁＞n₂≥1/3n₁，其中n₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量，n₂是第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；

所述的通入改良西门子法多晶硅还原炉设备内的原料气体流量为Q，则 其中Q_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备为单独模式时需要的气体流量，N是串联连接的改良西门子法多晶硅还原炉设备的数量。

改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法是按以下步骤进行的：将多台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联在一起，除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用气体管路将每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的尾气出口与下一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口相连接，依次连接，并在每个气体管路上安装流量计和流量控制阀，且除第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用多个补料气体管路依次与每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口相连接，在每个补料气体管路上安装流量计和流量控制阀，得到串联设备；将原料气体通入串联设备的第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，并通过补料气体管路向每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备补充原料气体，经改良西门子法多晶硅还原炉底盘设备上均匀分布的喷嘴结构，喷射进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的还原腔内部，在高温的硅芯表面发生化学气相沉积还原反应，还原反应生成的硅晶微粒将在硅芯上充分吸附沉积，逐步形成多晶硅棒；所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，10≥N≥2，N为正整数；

且每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为140℃～160℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为80℃～110℃；

或每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为200℃～300℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃～200℃；

串联设备从第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备到最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯数量递减；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，且10≥N＞2时，所述的硅芯数量为n_i，则n_i-1-n_i≤n_i-2-n_i-1，其中n_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N＝2时，所 述的硅芯数量为n₁及n₂，n₁＞n₂≥1/3n₁，其中n₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量，n₂是第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；

所述的通入改良西门子法多晶硅还原炉设备的原料气体流量为Q，则 其中Q_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备为单独模式时需要的气体流量，N是串联连接的改良西门子法多晶硅还原炉设备的数量；

所述的补充原料气体为Q_b，Q_i≥Q_bi≥0，其中Q_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备为单独模式时需要的气体流量，Q_bi是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备补充原料气体流量。

本发明的优点：本发明提出的工艺方法与传统的单台改良西门子法多晶硅还原炉单独生产能力相比，增益效果显著。通过原料气体在多台多晶硅还原炉中的流动，增加了进料气体中各反应物在还原炉内部的流动速度、流动强度及停留时间，可以显著提高TCS的一次转化率。同时，增大的进气流量使还原炉内部气体流场更加均匀稳定，避免了单独还原炉生产时出现的气体流动波动降低沉积效率的情况，使多晶硅沉积更为均匀、致密，有效提高了多晶硅产率。通过对还原炉较高温度尾气的直接利用，大幅降低了生产过程中的能耗，节约了尾气分离提纯工序的成本。另外，多台改良西门子法多晶硅还原炉串联与相同数量的单台改良西门子法多晶硅还原炉分别单独生产相比，能够节约大量的生产时间，提高企业的生产效能，更有利于高效低耗的工业生产。

附图说明

图1为实施例一中串联设备的结构示意图；

图2为实施例三中串联设备的结构示意图；

图3为实施例四中串联设备的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法是按以下步骤进行的：将多台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联在一起，除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用气体管路将每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的尾气出口连接到下一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，依次连接，并在每条气体管路上安装流量计和流量控制阀，得到串联设备；将原料气体通入串联设备的第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，经改良西门子法 多晶硅还原炉设备底盘上均匀分布的喷嘴结构，喷射进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的还原腔内部，在高温的硅芯表面发生化学气相沉积还原反应，还原反应生成的硅晶微粒将在硅芯上充分吸附沉积，逐步形成多晶硅棒；所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，10≥N≥2，N为正整数；

且每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为140℃～160℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为80℃～110℃；

或每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为200℃～300℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃～200℃；

或除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为200℃～300℃；除倒数两台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃～200℃，倒数第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为200℃～300℃；

串联设备从第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备到最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯数量递减；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，且10≥N＞2时，所述的硅芯数量为n_i，则n_i-1-n_i≤n_i-2-n_i-1，其中n_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量N＝2时，所述的硅芯数量为n₁及n₂，n₁＞n₂≥1/3n₁，其中n₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量，n₂是第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；

所述的通入改良西门子法多晶硅还原炉设备内的原料气体流量为Q，则 其中Q_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备为单独 模式时需要的气体流量，N是串联连接的改良西门子法多晶硅还原炉设备的数量。

本具体实施方式的优点：本具体实施方式提出的工艺方法与传统的单台改良西门子法多晶硅还原炉单独生产能力相比，增益效果显著。通过原料气体在多台多晶硅还原炉中的流动，增加了进料气体中各反应物在还原炉内部的流动速度、流动强度及停留时间，可以显著提高TCS的一次转化率。同时，增大的进气流量使还原炉内部气体流场更加均匀稳定，避免了单独还原炉生产时出现的气体流动波动降低沉积效率的情况，使多晶硅沉积更为均匀、致密，有效提高了多晶硅产率。通过对还原炉较高温度尾气的直接利用，大幅降低了生产过程中的能耗，节约了尾气分离提纯工序的成本。另外，多台改良西门子法多晶硅还原炉串联与相同数量的单台改良西门子法多晶硅还原炉分别单独生产相比，能够节约大量的生产时间，提高企业的生产效能，更有利于高效低耗的工业生产。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备所用硅芯为圆硅芯或方硅芯。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一的不同点在于：所述的原料气体为三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中氢气与三氯氢硅的摩尔比为(2～4):1，且三氯氢硅和二氯二氢硅的总质量中二氯二氢硅的质量百分数为4％～6％。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点在于：所述的改良西门子法多晶硅还原炉设备之间连接的气体管路外层包覆有保温材料。其它与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点在于：所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，N＝2。其它与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式是改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法是按以下步骤进行的：将多台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联在一起，除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用气体管路将每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的尾气出口与下一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口相连接，依次连接，并在每个气体管路上安装流量计和流量控制阀，且除第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用多个补料气体管路依次与每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口相连接，在每个补料气体管路上安装流量计和流量控制阀，得到串联设备；将原料气体通入串联设备的第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，并通过补料气体管路向每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备补充原料气体，经改良西门子法 多晶硅还原炉底盘设备上均匀分布的喷嘴结构喷，喷射进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的还原腔内部，在高温的硅芯表面发生化学气相沉积还原反应，还原反应生成的硅晶微粒将在硅芯上充分吸附沉积，逐步形成多晶硅棒；所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，10≥N≥2，N为正整数；

且每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为140℃～160℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为80℃～110℃；

或每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为200℃～300℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃～200℃；

串联设备从第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备到最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯数量递减；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，且10≥N＞2时，所述的硅芯数量为n_i，则n_i-1-n_i≤n_i-2-n_i-1，其中n_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；当多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N＝2时，所述的硅芯数量为n₁及n₂，n₁＞n₂≥1/3n₁，其中n₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量，n₂是第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯的数量；

所述的通入改良西门子法多晶硅还原炉设备的原料气体流量为Q，则 其中Q_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备为单独模式时需要的气体流量，N是串联连接的改良西门子法多晶硅还原炉设备的数量；

所述的补充原料气体为Q_b，Q_i≥Q_bi≥0，其中Q_i是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备为单独模式时需要的气体流量，Q_bi是第i台改良西门子法多晶硅还原炉设备补充原料气体流量。

本具体实施方式的优点：本具体实施方式提出的工艺方法与传统的单台改良西门子法多晶硅还原炉单独生产能力相比，增益效果显著。通过原料气体在多台多晶硅还原炉中的流动，增加了进料气体中各反应物在还原炉内部的流动速度、流动强度及停留时间，可以 显著提高TCS的一次转化率。同时，增大的进气流量使还原炉内部气体流场更加均匀稳定，避免了单独还原炉生产时出现的气体流动波动降低沉积效率的情况，使多晶硅沉积更为均匀、致密，有效提高了多晶硅产率。通过对还原炉较高温度尾气的直接利用，大幅降低了生产过程中的能耗，节约了尾气分离提纯工序的成本。另外，多台改良西门子法多晶硅还原炉串联与相同数量的单台改良西门子法多晶硅还原炉分别单独生产相比，能够节约大量的生产时间，提高企业的生产效能，更有利于高效低耗的工业生产。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六的不同点在于：所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备所用硅芯为圆硅芯或方硅芯。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七之一的不同点在于：所述的原料气体为三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中氢气与三氯氢硅的摩尔比为(2～4):1，且三氯氢硅和二氯二氢硅的总质量中二氯二氢硅的质量百分数为4％～6％。其它与具体实施方式六或七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一的不同点在于：所述的改良西门子法多晶硅还原炉设备之间连接的气体管路外层包覆有保温材料。其它与具体实施方式六至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一的不同点在于：所述的补充原料气体为三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中氢气与三氯氢硅的摩尔比为(2～4):1，且三氯氢硅和二氯二氢硅的总质量中二氯二氢硅的质量百分数为4％～6％。其它与具体实施方式六至九相同。

采用以下实施例验证本发明的效果：

实施例一：

结合图1具体说明本实施例，改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法，步骤如下：

将多台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联在一起，除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用气体管路将每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的尾气出口连接到下一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，依次连接，并在每条气体管路上安装流量计和流量控制阀，得到串联设备；

且每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度 为145℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃；

所述的串联设备包括第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1、第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2、第一气-气换热器9、第二气-气换热器10、尾气回收系统12、第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路16、第五气体管路17、第六气体管路18及第七气体管路19；

第一气体管路13与第一气-气换热器9的原料入口相连接，第一气-气换热器9的原料出口与第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第一气体入口1-1通过第二气体管路14相连接，第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第一气体出口1-2与第一气-气换热器9的尾气入口通过第三气体管路15相连接，第一气-气换热器9的尾气出口与第二气-气换热器10的原料入口通过第四气体管路16相连接，第二气-气换热器10的原料出口与第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2的第二气体入口2-1通过第五气体管路17相连接，第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2的第二气体出口2-2与第二气-气换热器10的尾气入口通过第六气体管路18相连接，第二气-气换热器10的尾气出口与尾气回收系统12通过第七气体管路19相连接；第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路16、第五气体管路17、第六气体管路18及第七气体管路19上分别设有流量计和流量控制阀；

将原料气体通入串联设备的第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，经改良西门子法多晶硅还原炉设备底盘上均匀分布的喷嘴结构，喷射进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的还原腔内部，在高温的硅芯表面发生化学气相沉积还原反应，还原反应生成的硅晶微粒将在硅芯上充分吸附沉积，逐步形成多晶硅棒；所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，N＝2；

串联设备从第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备到最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内置硅芯数量递减；第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1内硅芯的数量为36对，第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2内硅芯的数量为24对；

所述的通入改良西门子法多晶硅还原炉设备内的原料气体流量为Q，则Q＝1.3(Q₁+Q₂)，其中Q₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1为单独模式时需要的气体流量，Q₂是第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2为单独模式时需要的气体流量；

所述的第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路16、第五气体管路17、第六气体管路18及第七气体管路19外层包覆有保温材料；

所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备所用硅芯为圆硅芯；

所述的原料气体为三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中氢气与三氯氢硅的摩尔比为(2～4):1，且三氯氢硅和二氯二氢硅的总质量中二氯二氢硅的质量百分数为4％。

增强效果：与单台改良西门子法多晶硅还原炉设备单独工作相比，实现产率提升25％～35％，一次转化率提高15％～20％，生产能耗降低5％～10％。

实施例二：实施例与实施例一的不同点在于：每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为300℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为150℃。其它与实施例一相同。

增强效果：与单台改良西门子法多晶硅还原炉设备单独工作相比，实现产率提升25％～35％，一次转化率提高15％～20％，生产能耗降低10％～15％。

实施例三：结合图2具体说明本实施例，实施例与实施例一的不同点在于：除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为300℃；除倒数两台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为150℃，倒数第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为300℃；

所述的串联设备包括第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1、第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2、第一气-气换热器9、尾气回收系统12、第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路25及第五气体管路26；

第一气体管路13与第一气-气换热器9的原料入口相连接，第一气-气换热器9的原料出口与第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第一气体入口1-1通过第二气体管路14相连接，第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第一气体出口1-2与第一气-气换热器9的尾气入口通过第三气体管路15相连接，第一气-气换热器9的尾气出口与第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2的第二气体入口2-1通过第四气体管路25相连接，第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2的第二气体出口2-2与尾气回收系统12通过第五 气体管路26相连接；第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路25及第五气体管路26上分别安装流量计和流量控制阀。其它与实施例一相同。

增强效果：与单台改良西门子法多晶硅还原炉设备单独工作相比，实现产率提升25％～35％，一次转化率提高15-20％，生产能耗降低10％～15％，且能节省一个气-气换热器。

实施例四：

结合图3具体说明本实施例，改良西门子法多晶硅还原炉尾气经回收循环再利用后生产制造多晶硅的方法，步骤如下：

将多台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联在一起，除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用气体管路将每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的尾气出口与下一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口相连接，依次连接，并在每个气体管路上安装流量计和流量控制阀，且除第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，利用多个补料气体管路依次与每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口相连接，在每个补料气体管路上安装流量计和流量控制阀，得到串联设备；

每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为150℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为100℃；

所述的串联设备包括第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1、第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2、第三台改良西门子法多晶硅还原炉设备3、第一气-气换热器9、第二气-气换热器10、第三气-气换热器11、尾气回收系统12、第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路16、第五气体管路17、第六气体管路18、第七气体管路19、第八气体管路20、第九气体管路21、第十气体管路22、第一补料气体管路23及第二补料气体管路24；

第一气体管路13与第一气-气换热器9的原料入口相连接，第一气-气换热器9的原料出口与第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第一气体入口1-1通过第二气体管路14相连接，第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第一气体出口1-2与第一气-气换热器9的尾气入口通过第三气体管路15相连接，第一气-气换热器9的尾气出口与第二气-气换热器10的原料入口通过第四气体管路16相连接，第二气-气换热器10的原料出口 与第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2的第二气体入口2-1通过第五气体管路17相连接，第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2的第二气体出口2-2与第二气-气换热器10的尾气入口通过第六气体管路18相连接，第二气-气换热器10的尾气出口与第三气-气换热器11的原料入口通过第七气体管路19相连接，第三气-气换热器11的原料出口与第三台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第三气体入口3-1通过第八气体管路20相连接，第三台改良西门子法多晶硅还原炉设备1的第三气体出口3-2与第三气-气换热器11的尾气入口通过第九气体管路21相连接，第三气-气换热器11的尾气出口与尾气回收系统12通过第十气体管路22相连接；

且第四气体管路16上设有第一补料气体管路23，第七气体管路19上设有第二补料气体管路24；

第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路16、第五气体管路17、第六气体管路18、第七气体管路19、第八气体管路20、第九气体管路21、第十气体管路22、第一补料气体管路23及第二补料气体管路24上分别设有流量计和流量控制阀；

将原料气体通入串联设备的第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备的进气入口，并通过补料气体管路向每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备补充原料气体，经改良西门子法多晶硅还原炉底盘设备上均匀分布的喷嘴结构，喷射进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的还原腔内部，在高温的硅芯表面发生化学气相沉积还原反应，还原反应生成的硅晶微粒将在硅芯上充分吸附沉积，逐步形成多晶硅棒；所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备数量为N，N＝3；

串联设备从第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备到最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备内硅芯数量递减；第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1内硅芯的数量为36对，第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2内硅芯的数量为24对，第三台改良西门子法多晶硅还原炉设备3内硅芯的数量为12对；

所述的通入改良西门子法多晶硅还原炉设备的原料气体流量为Q，则Q＝1.3(Q₁+Q₂+Q₃)，其中Q₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1为单独模式时需要的气体流量，Q₂是第二台改良西门子法多晶硅还原炉设备2为单独模式时需要的气体流量，Q₃是第三台改良西门子法多晶硅还原炉设备3为单独模式时需要的气体流量；

所述的补充原料气体为Q_b，Q_b2＝1/5Q₂，Q_b3＝1/4Q₃，其中Q₁是第一台改良西门子法多晶硅还原炉设备1为单独模式时需要的气体流量，Q_b2是第二台改良西门子法多晶硅还 原炉设备2补充原料气体流量，Q_b3是第三台改良西门子法多晶硅还原炉设备3补充原料气体流量；

所述的第一气体管路13、第二气体管路14、第三气体管路15、第四气体管路16、第五气体管路17、第六气体管路18、第七气体管路19、第八气体管路20、第九气体管路21、第十气体管路22、第一补料气体管路23及第二补料气体管路24外层包覆有保温材料；

所述的多台改良西门子法多晶硅还原炉设备所用硅芯为圆硅芯；

所述的原料气体为三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中氢气与三氯氢硅的摩尔比为(2～4):1，且三氯氢硅和二氯二氢硅的总质量中二氯二氢硅的质量百分数为4％。

所述的补充原料气体为三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中氢气与三氯氢硅的摩尔比为(2～4):1，且三氯氢硅和二氯二氢硅的总质量中二氯二氢硅的质量百分数为4％。

增强效果：与单台改良西门子法多晶硅还原炉设备单独工作相比，产率提升30％～40％，一次转化率提高15％～20％以上，能耗降低7％～10％。

实施例五：实施例与实施例四的不同点在于：每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备串联一台气-气换热器，利用气-气换热器使进入改良西门子法多晶硅还原炉设备的气体与该改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气进行换热，控制进入该改良西门子法多晶硅还原炉设备进气入口的进入气体温度为300℃；除最后一台改良西门子法多晶硅还原炉设备外，每一台改良西门子法多晶硅还原炉设备尾气出口的尾气经过气-气换热器换热后的温度控制为150℃。其它与实施例四相同。

增强效果：与单台改良西门子法多晶硅还原炉设备单独工作相比，实现产率提升30％～40％，一次转化率提高15％～20％，生产能耗降低12％～15％。