一种还原炉停炉控制工艺及其系统和计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种还原炉停炉控制工艺及其系统和计算机可读存储介质，按开始停炉和停炉阶段分别对H2进气量、TCS进气量和电流值进行程序控制，再进行降温冷却、气体置换后完成整个停炉过程，实际操作时，可根据控制工艺要求实现自动化的智能控制程序，大大降低了因人员操作不便或误操作等因素带来的产品质量和安全问题。安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种还原炉停炉控制工艺及其系统和计算机可读存储介质


[0001]本专利技术属于多晶硅还原炉控制
，具体的说，是一种还原炉停炉控制工艺及其系统和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]还原炉工艺是多晶硅生产过程中一项重要的工艺环节。在还原炉工艺中，高纯三氯氢硅汽化形成饱和蒸汽，与高纯氢气按比例混合后，在规定温度和流量的情况下送入还原炉中，在还原炉内通电的高温硅芯表面发生化学气相沉积反应，晶体硅沉积于硅芯表面使得硅棒直径不断变大，直至达到规定的直径，再停炉取出硅棒。在还原炉多晶硅的沉积过程中，还原炉的加热电流、物料流量、压力、气流分布等因素对硅棒质量都有较大影响，因此，需要对还原炉的运行过程进行精细化和严格化的控制。
[0003]还原炉运行过程的控制包括开炉、运行和停炉，其中，由于还原炉停炉工艺十分复杂，包括停炉前降电降气、停炉时降电降气、氢气空烧、降电流、提升氢气吹扫等诸多环节，这些环节中的操作均会对还原炉中电流、物料流量、压力、气流分布等因素造成影响。然而，现有还原炉的停炉工艺仍然采用人员手动操作，因此，还存在以下问题：（1）停炉工艺由人员操作易出现偏离或参数调整不方便的情况，例如：停炉时当炉内气流控制出现偏离或参数调整不及时，会使气流波动大，在硅棒表面长出鱼鳞，进一步还会影响炉内温差，导致裂棒甚至倒炉的风险。
[0004]（2）停炉工艺的具体控制参数由人员操作控制，易出现误操作的情况，例如：关错阀门造成还原炉憋压，安全阀起跳；或关错氢气阀门，导致硅棒雾化长鱼鳞甚至毛刺，影响产品质量；或关错冷却水阀，导致管道干烧，安全阀起跳或持续加热而造成漏管，等等。
[0005]（3）停炉工艺的安全确认项由操作人员进行确认，易出现遗忘而造成安全事故或延长拆炉时间。
[0006]基于上述情况，在实际生产过程中，为提高多晶硅产品质量，避免人员手动操作而造成产品质量下降及安全事故的情况，对现有还原炉停炉工艺进行合理、精确的控制是关键。
[0007]现有技术中，公布号为CN108394905A的专利技术专利公开了还原炉全自动平稳运行方法，在还原炉停炉时期，按照预设的氢气和三氯氢硅降料曲线坡度式减小氢气和三氯氢硅进料调节阀的开度，按照预设的降电流曲线坡度式降低输入硅棒的电流大小，以及依次进行氮气和氢气的置换并带走炉内残余物料及热量的过程，能够平滑均匀的降低反应物料的流量和电流量。该方法通过阀门开度的稳定调节，在一定程度上实现了还原炉停炉操作时物料流量的平稳运行，但仍然缺乏合理的还原炉停炉过程的控制工艺，为此，公布号为CN102608913A的专利技术专利公开了多晶硅生产还原炉停炉控制系统及其方法，通过计算生长完成硅棒所受到的最大磁力和最小释放应力，来优化还原炉停炉的工艺参数，如停炉时间和停炉温度，系统再根据该停炉时间和停炉温度控制还原炉进行停炉。但在实际操作时，计算出的当前应停炉时间往往并不是运行消耗的最优时间，同时，气相温度与硅棒温度会因
硅棒大小及气量大小而改变，而不是统一恒定的数据，因此，采用该还原炉停炉控制方法无法正常完成停炉，同时，也无法减小系统运行能耗。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种还原炉停炉控制工艺，按开始停炉和停炉阶段分别对H2进气量、TCS进气量和电流值进行程序控制，再进行降温冷却、气体置换后完成整个停炉过程，本专利技术还提供了该还原炉停炉控制系统和计算机可读存储介质，可根据控制工艺要求实现自动化的智能控制程序，大大降低了因人员操作不便或误操作等因素带来的产品质量和安全问题。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：一种还原炉停炉控制工艺，包括以下步骤：S1.开始停炉，分别控制还原炉的H2进气阀、TCS进料阀和电流值，降低还原炉的H2进气量、TCS进气量和电流值；S2.停炉，逐渐关闭TCS进料阀，同时控制还原炉的H2进气阀和电流值，继续降低还原炉的H2进气量和电流值，保持该H2进气量和电流值使还原炉空烧，继续降低电流值至终点值，然后断电；S3.冷却置换，控制炉筒水对还原炉进行降温冷却后，控制还原炉的H2进气阀关闭后，将还原炉内的废气送至淋洗装置，并置换还原炉内的气体。
[0010]所述步骤S1中，在控制还原炉的H2进气阀时，判断开始停炉时的H2进气量，当H2进气量大于1400 Nm3/h时，控制H2进气量在120min内降低至1400Nm3/h，当H2进气量小于1400 Nm3/h时，控制不执行；在控制还原炉的TCS进料阀时，判断开始停炉时的TCS进气量，当TCS进气量大于500Nm3/h时，控制TCS进气量在120min内降低至500Nm3/h，当TCS进气量小于500Nm3/h时，控制不执行；在控制还原炉的电流值时，判断开始停炉时的电流值，当电流值大于1400A时，控制电流值在120min内降低至1400A，当电流值小于1400A时，控制不执行。
[0011]所述步骤S2中，停炉时，在10min内逐渐关闭TCS进料阀，同时控制还原炉的H2进气阀和电流值，在30min内将H2进气量降至800Nm3/h，电流值降至1200A。
[0012]所述步骤S2中，还原炉空烧50min，在60min内降低电流值至500A，切断还原炉电源。
[0013]所述步骤S3中，还原炉的降温冷却步骤包括：A. 2min内关闭炉筒上水调节阀，再关闭炉筒上水切断阀，停止对炉筒进行加热；B. 打开炉筒排水泄压阀，待炉筒回水温度降至145℃后，关闭炉筒排水泄压阀，打开停炉上排水阀对炉筒进行冷却；C.5min内关闭底盘上水调节阀，再关闭底盘上水切断阀，停止对底盘进行加热。
[0014]所述步骤S3中，在断电240min后，控制还原炉的H2进气阀，1min内将H2进气量降至200
‑
300Nm3/h后，关闭尾气系统连通阀门后，再关闭H2进气阀，将还原炉内的气体泄压至回收系统，泄压时关闭还原炉的混合气阀门，当还原炉压力为20Kpa时，停止泄压，断开回收系统，开启废气淋洗阀，通过淋洗装置对还原炉内的剩余气体进行淋洗，淋洗时间控制在30min，淋洗结束后，关闭废气淋洗阀。
[0015]所述步骤S3中，按以下步骤对还原炉内的气体进行置换：A.开启氮气冲压阀对还原炉进行一次冲压，待还原炉压力＞300Kpa时，关闭氮气冲压阀，开启废气淋洗阀，泄压至淋洗装置，待还原炉压力高于淋洗装置压力20Kpa时，关闭废气淋洗阀，完成一次泄压；B.开启真空泵后，控制真空阀开启，对还原炉抽真空，待还原炉压力＜
‑
30Kpa时，关闭真空泵和真空阀，完成一次抽真空；C.重复上述三步骤A、B，待泄压、抽真空三次后，完成对还原炉内气体的置换。
[0016]一种还原炉停炉控制系统，包括储存器、处理器以及存储在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述停炉控制工艺。
[0017]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述停炉控制工艺。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种还原炉停炉控制工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1.开始停炉，分别控制还原炉的H2进气阀、TCS进料阀和电流值，降低还原炉的H2进气量、TCS进气量和电流值；S2.停炉，逐渐关闭TCS进料阀，同时控制还原炉的H2进气阀和电流值，继续降低还原炉的H2进气量和电流值，保持该H2进气量和电流值使还原炉空烧，继续降低电流值至终点值，然后断电；S3.冷却置换，控制炉筒水对还原炉进行降温冷却后，控制还原炉的H2进气阀关闭后，将还原炉内的废气送至淋洗装置，并置换还原炉内的气体。2.根据权利要求1所述的一种还原炉停炉控制工艺，其特征在于：所述步骤S1中，在控制还原炉的H2进气阀时，判断开始停炉时的H2进气量，当H2进气量大于1400 Nm3/h时，控制H2进气量在120min内降低至1400Nm3/h，当H2进气量小于1400 Nm3/h时，控制不执行；在控制还原炉的TCS进料阀时，判断开始停炉时的TCS进气量，当TCS进气量大于500Nm3/h时，控制TCS进气量在120min内降低至500Nm3/h，当TCS进气量小于500Nm3/h时，控制不执行；在控制还原炉的电流值时，判断开始停炉时的电流值，当电流值大于1400A时，控制电流值在120min内降低至1400A，当电流值小于1400A时，控制不执行。3.根据权利要求1所述的一种还原炉停炉控制工艺，其特征在于：所述步骤S2中，停炉时，在10min内逐渐关闭TCS进料阀，同时控制还原炉的H2进气阀和电流值，在30min内将H2进气量降至800Nm3/h，电流值降至1200A。4.根据权利要求1所述的一种还原炉停炉控制工艺，其特征在于：所述步骤S2中，还原炉空烧50min，在60min内降低电流值至500A时，切断还原炉电源。5.根据权利要求1所述的一种还原炉停炉控制工艺，其特征在于：所述步骤S3中，还原炉的降温冷却步骤包括：A. 2mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，刘斌，罗周，梁鑫，冯成，
申请(专利权)人：四川永祥新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：