还原炉及其底盘结构的制作方法

本发明涉及多晶硅制造技术领域，更具体地说，涉及一种还原炉及其底盘结构。

背景技术：

目前，多采用西门子法来生产多晶硅，生产过程中在还原炉内进行还原反应。其中，还原炉的底盘上设有电极，电极外侧套有绝缘套和隔热环，隔热环位于绝缘套的顶端，电极通过石墨组件与硅芯连接；其中，石墨组件位于隔热环的顶端。

反应过程中，随着电流的增大，还原炉的炉内热场会逐渐升高，热辐射逐渐增强，炉内正常生产反应温度为1020°至1100°。由于隔热环与电极之间存在间隙，则反应不完全的三氯氢硅会形成硅粉掉落至绝缘套和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停，。

另外，由于硅粉掉落至绝缘套，较易损坏绝缘套，被损坏的绝缘套无法取出，只有重新取出电极才能更换绝缘套，导致更换绝缘套所需实际较长，导致生产效率较低，生产成本较大。

另外，还原炉停炉后，绝缘套和电极孔会有硅粉沉积，导致无法正常开炉，需要将沉积的硅粉吹出并将绝缘套和电极孔清洗干净才能正常开炉，导致生产效率较低，生产成本较大。

综上所述，如何设计还原炉，以避免硅粉掉落至绝缘套和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种还原炉的底盘结构，以避免硅粉掉落至绝缘套和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停。本发明的另一目的是提供一种具有上述底盘结构的还原炉。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种还原炉的底盘结构，包括：具有电极孔的底盘，设置于所述电极孔内的电极，外套于所述电极的绝缘套，位于所述绝缘套的顶端且外套于所述电极的隔热环，位于所述隔热环的顶端且用于连接所述电极和硅芯的石墨组件；所述底盘结构还包括：外套于所述石墨组件且覆盖所述隔热环的隔热盘，且所述隔热盘与所述石墨组件密封连接。

优选地，所述隔热盘的外径大于所述隔热环的外径。

优选地，所述隔热盘固定于所述石墨组件。

优选地，所述隔热盘可拆卸地固定于所述石墨组件。

优选地，所述石墨组件包括：石墨座，石墨卡瓣和石墨头；其中，所述石墨座位于所述隔热环的顶端外套于所述电极，所述石墨卡瓣位于所述石墨座的顶端，所述石墨头外套于所述石墨座和所述石墨卡瓣且将所述石墨卡瓣固定于所述石墨座；所述隔热盘外套于所述石墨座，且所述隔热盘固定于所述石墨座。

优选地，所述隔热盘与所述石墨座螺纹配合。

优选地，所述隔热盘为石墨盘。

优选地，所述底盘的中部设有尾气孔；所述隔热盘分为：位于所述尾气孔的外围且与所述尾气孔相邻的内圈隔热盘，和位于所述内圈隔热盘外围的外圈隔热盘；其中，所述内圈隔热盘的外径不大于所述外圈隔热盘的外径。

优选地，所述外圈隔热盘的外直径为100-220mm，所述内圈隔热盘的外直径为100-180mm。

基于上述实施例提供的还原炉的底盘结构，本发明还提供了一种还原炉，该还原炉包括底盘结构，该底盘结构为上述任意一项所述的底盘结构。

本发明提供的还原炉的底盘结构，通过增设外套于石墨组件的隔热盘，利用隔热盘覆盖隔热环，由于石墨组件位于隔热环的顶端，且隔热盘与石墨组件密封连接，则实现了对绝缘套和电极孔的保护，当硅粉掉落后，硅粉只能落在隔热盘上，则隔热盘实现了对硅粉的阻挡，避免了硅粉掉落至绝缘套和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停。

同时，本发明提供的还原炉的底盘结构，避免了硅粉掉落至绝缘套和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停，延长了硅棒的生长时间，提高了产量。

同时，本发明提供的还原炉的底盘结构中，避免了硅粉掉落至绝缘套和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停，则避免了绝缘套被损坏，减小了更换绝缘套的几率，则降低了生产成本，提高了生产效率。

同时，本发明提供的还原炉的底盘结构中，硅粉只能落在隔热盘上，避免了在停炉后因硅粉沉积在绝缘套上及电极孔导致无法正常开炉，而且还原炉停炉后，只需清理隔热盘上的硅粉即可，较现有技术相比，有效减少了清理工作量，提高了清洗效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的还原炉的底盘结构中隔热盘的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的还原炉的底盘结构的结构示意图。

图1-2中：

1为绝缘套、2为底盘、3为隔热环、4为隔热盘、5为电极、6为石墨组件、61为石墨座、62为石墨头、63为石墨卡瓣。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明实施例提供的还原炉的底盘结构，包括：底盘2，电极5，绝缘套1，隔热环3，石墨组件6和隔热盘4；其中，底盘2具有电极孔，电极5设置于电极孔内，隔热环3和绝缘套1均外套于电极5，隔热环3位于绝缘套1的顶端，石墨组件6位于隔热环3的顶端且用于连接电极5和硅芯；隔热盘4外套于石墨组件6且覆盖隔热环3，且隔热盘4与石墨组件6密封连接。

本发明实施例提供的还原炉的底盘结构，通过增设外套于石墨组件6的隔热盘4，利用隔热盘4覆盖隔热环3，由于石墨组件6位于隔热环3的顶端，且隔热盘4与石墨组件6密封连接，则实现了对绝缘套1和电极孔的保护，当硅粉掉落后，硅粉只能落在隔热盘4上，则隔热盘4实现了对硅粉的阻挡，避免了硅粉掉落至绝缘套1和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停。

同时，本发明实施例提供的还原炉的底盘结构，避免了硅粉掉落至绝缘套1和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停，延长了硅棒的生长时间，提高了产量。

同时，本发明实施例提供的还原炉的底盘结构中，避免了硅粉掉落至绝缘套1和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停，则避免了绝缘套1被损坏的几率，减小了更换绝缘套1的几率，则降低了生产成本，提高了生产效率。

同时，本发明实施例提供的还原炉的底盘结构中，硅粉只能落在隔热盘4上，避免了硅粉掉落至绝缘套1和电极孔里而形成导电体造成漏电流保护跳停；而且还原炉停炉后，只需清理隔热盘4上的硅粉即可，较现有技术相比，有效减少了清理工作量，提高了清洗效率。

上述还原炉的底盘结构，在还原炉生产结束后停炉吊开炉筒，隔热盘4完好无损。

经过试验，还原炉采用上述还原炉的底盘结构后，节能绝热降低热辐射能很大程度上解决热场过高，引起的还原炉跳相问题(还原炉生长周期一般为100h/炉，正常运行为6项每项6对硅棒)。有效生产数据证明，未使用隔热盘4，还原炉硅棒生长至40—50h就会引起跳停；使用隔热盘4后，还原炉硅棒生长能提升至90—110h，节约了生产成本，运行时间的大幅度增加带来产量也从之前的3t/炉提升至7t/炉，从而节约了大量的时间，人力、财力、生产电耗成本，保证了生产产量计划目标的实现，属于大型还原炉底盘节能技术。

经过试验，还原炉采用上述还原炉的底盘结构后，节约了生产电耗费用，具体地，高温水泵400m3/h/台(供18台还原炉，6开5备)，电极冷却水泵240m3/h/台(供18台还原炉，3开1备)；底盘2的高温水流量为40t/h(工艺要求最低值)，电极冷却水水流量为30t/h(工艺要求最低值)；通过aspen计算得出：底盘2的高温水回水温度由160°降至157°折算成耗电量为162kwh，电极冷却水回水由42°降至39.5°折算成耗电量为81kwh；按照全年11个月在生产(为7920小时)，18台炉子(平均开12台)共节约电为23094度((162+81)*7920*12)。

经过试验，还原炉采用上述还原炉的底盘结构后，节约了绝缘套1的费用，具体地，绝缘套1被烧坏更换，更换率每炉按照每月1炉计算，每月一共可节约72*18＝1296套。

上述隔热盘4覆盖隔热环3，则表明隔热盘4的外径大于隔热环3的外径、或隔热盘4的外径等于隔热环3的外径，为了提高隔热盘4的作用，优选选择隔热盘4的外径大于隔热环3的外径。对于隔热盘4的外径和隔热环3的外径的差值，根据实际需要进行设计，本发明实施例对此不做限定。

为了方便清理隔热盘4，上述隔热盘4固定于石墨组件6。优选地，隔热盘4可拆卸地固定于石墨组件6。进一步地，隔热盘4与石墨组件6螺纹配合，即隔热盘4与石墨组件6通过螺纹配合实现固定连接。

上述隔热盘4可循环使用，如取炉过程中不甩坏，均可以使用，重复利用率达90％以上。

当然，也可选择隔热盘4与石墨组件6通过其他方式连接，本发明实施例对此不做限定。

优选地，上述石墨组件6包括：石墨座61，石墨卡瓣63和石墨头62；其中，石墨座61位于隔热环3的顶端外套于电极5，石墨卡瓣63位于石墨座61的顶端，石墨头62外套于石墨座61和石墨卡瓣63且将石墨卡瓣63固定于石墨座61；隔热盘4外套于石墨座61，且隔热盘4固定于石墨座61。

进一步地，隔热盘4可拆卸地固定于石墨座61。进一步地，隔热盘4与石墨座61螺纹配合，即隔热盘4与石墨座61通过螺纹配合实现固定连接。

为了提高绝缘套1的绝缘效果，上述绝缘套1为四氟套。当然，也可选择绝缘套1为其他材质，并不局限于上述实施例。

优选地，上述隔热环3为隔热磁环。当然，亦可选择上述隔热环3为其他材质，并不局限于此。

上述石墨组件6也可为其他结构，并不局限于上述实施例。

上述隔热盘4主要起隔热作用，因此，隔热盘4采用耐高温材料制作，优选地，上述隔热盘4为石墨盘。当然，也可选择隔热盘4为其他材料，本发明实施例对此不做限定。

上述还原炉的底盘结构中，底盘2的中部设有尾气孔，电极孔沿尾气口的周向分布，且电极孔具有多圈。由于电极5、绝缘套1、隔热环3、石墨组件6和隔热盘4均与电极孔一一对应，则隔热盘4沿沿尾气口的周向分布，且隔热盘4具有多圈。优选地，隔热盘4分为：位于尾气孔的外围且与尾气孔相邻的内圈隔热盘，和位于内圈隔热盘外围的外圈隔热盘。

为了避免底盘2的边缘对隔热盘4造成干涉，以安装和操作，上述内圈隔热盘的外径不大于外圈隔热盘的外径。进一步地，上述内圈隔热盘的外径小于外圈隔热盘的外径

优选地，外圈隔热盘的外直径为100-220mm，内圈隔热盘的外直径为100-180mm。进一步地，外圈隔热盘的外直径为200mm，内圈隔热盘的外直径为1500mm。

基于上述实施例提供的还原炉的底盘结构，本发明实施例还提供了一种还原炉，该还原炉包括底盘结构，该底盘结构为上述实施例所述的底盘结构。

由于上述实施例提供的还原炉的底盘结构具有上述技术效果，上述还原炉具有上述还原炉的底盘结构，则上述还原炉也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。