一种多晶硅还原炉预升温系统及预升温方法技术方案

本发明专利技术公开的一种多晶硅还原炉预升温系统及预升温方法，将生产中多晶硅还原炉的尾气出口管线与待开车多晶硅还原炉的原料气进口管线连接起来。通过调节生产中多晶硅还原炉的进气流量和循环冷却水流量等从而控制其出口尾气温度达到700～800℃，并将其通入待开车的还原炉，来加热炉内的硅芯使其温度达到600～700℃，然后接通与硅芯连接的电极电源通电加热使其温度继续上升至反应所需温度1080℃左右，同时停止出口尾气的通入，而将原料气体通入还原炉内发生反应生成多晶硅。该发明专利技术由于避免了现有多晶硅还原炉预升温过程中的高压击穿程序，从而很好的解决了与其相对应的配电设施复杂昂贵、电耗巨大、存在安全隐患等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多晶硅生产
，特别涉及一种多晶硅还原炉预升温系统及预升 温方法。
技术介绍
目前，多晶硅的生产主要采用改良西门子法。在改良西门子法中，三氯氢硅的氢还 原过程所发生的主要反应是三氯氢硅被氢气还原生成硅和氯化氢。该反应是在通电高温条 件下进行的，炉内硅芯温度保持在1080°C左右，反应生成的多晶硅沉积于与电极连通的硅 芯表面。硅芯的初始直径约8 10mm，电阻可达100千欧，在如此高的电阻下，其导热速率 很低。硅棒的电阻率随温度呈指数变化，开始常温下电阻达到100千欧，加热到600°C以上 其电阻降为几十欧，直到1080°C时电阻降到几欧，随着硅棒加粗电阻变得更小。如果我们能 够将还原炉内的温度预升温到600 700°C，则硅芯电阻就会大大降低，其导热速率则会随 之迅速提高。实际生产中，开车前的多晶硅还原炉通常采用高压击穿的方法，利用12KV的高压 将硅芯击穿，使其成为导体，在5 10秒的时间内，电阻值迅速降低至几十欧姆，然后开始 通电加热使炉内温度继续升高至1080°C左右，然后向炉内通入三氯氢硅和氢气的混合气发 生反应生成多晶硅。在此预升温过程中，由于高压击穿过程时间短，电阻变化大，为了防止 电流冲击，避免倒棒等事故的发生，必须对电压做及时的调整，随电阻的降低，电压相应从 12KV降至450V左右。在短时间内，电压变化范围很大，其相应的配电设施复杂昂贵，同时上 千伏的电压耗电量相当大，而且有较大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的多晶硅还原炉预升温系统及预升温方法，目的在于克服现有技术的上述 缺点，提供一种利用生产中多晶硅还原炉产生的高温尾气，对待开车的多晶硅还原炉进行 预升温的操作系统和操作方法，从而避免使用高压击穿工序，很好的解决了多晶硅还原炉 预升温过程中配电设施复杂昂贵、电耗巨大、存在安全隐患等问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术的多晶硅还原炉预升温系统，将一台多晶硅还原炉的尾气出口管线通过控 制阀门和气体流量计与另一台多晶硅还原炉的原料气进口管线连接起来。该预升温系统中 至少包括两台多晶硅还原炉。本专利技术的多晶硅还原炉预升温方法，通过调节生产中多晶硅还原炉的进气流量和 循环冷却水流量来控制其出口尾气温度达到700 800°C，并将高温尾气通入另一台待开 车的多晶硅还原炉来加热炉内的硅芯使其升温至600 700°C ；然后通电加热使硅芯温度 继续上升至1080°C，同时停止高温尾气的通入，而将三氯氢硅和氢气的混合气即原料气体 通入炉内，发生反应生成多晶硅。将生产中的多晶硅还原炉的尾气出口管线与待开车的多晶硅还原炉的原料气进口管线相连接，使多晶硅生产过程中产生的高温尾气通入待开车的还原炉中，来加热炉内 的硅芯，循环后从出气管线排出。开车前还原炉内的硅芯温度需经预升温至600 700°C， 使其电阻由100千欧降至几十欧姆，硅芯电阻大大降低，其导热速率则会迅速提高。而一 般情况下，多晶硅还原炉的出口尾气温度约为550 650°C左右，为了保证开车前多晶硅 还原炉内的硅芯被加热至600 700°C，需使得生产中还原炉的出口尾气温度达到700 800°C，这可以通过调节生产过程中还原炉的进气流量及循环冷却水流量等，来控制出口尾 气的温度达到要求。随着高温尾气不断通入待开车的多晶硅还原炉，炉内的硅芯温度不断 升高，当炉内温度升至600 700°C后，由于硅芯电阻值已由100千欧降低至几十欧姆，其导 热速率已大大提高，此时接通与硅芯相连的电极电源开始通电加热使硅芯温度继续上升至 反应所需温度1080°C左右，同时停止出口尾气的通入，而将三氯氢硅和氢气的混合气体即 原料气体通入还原炉内发生反应生成多晶硅。本专利技术的特征在于将生产中的多晶硅还原炉的尾气出口管线与待开车的多晶硅 还原炉的原料气进口管线相连接，利用多晶硅生产过程中产生的高温尾气来对待车前的还 原炉进行预升温。本专利技术的效果和优点是(1)避免了多晶硅还原炉启动过程的高压击穿程序，从而节省了与之相应的复杂 配电设施的大量投资；(2)大大降低了多晶硅还原炉预升温过程中的电耗；(3)避免了使用多晶硅还原炉启动过程的高压击穿程序，提高了生产操作的安全 性；(4)经过传热过程，降低了出口尾气的温度，有助于尾气的回收操作。 附图说明图1为本专利技术的多晶硅还原炉预升温系统及预升温方法操作示意图；图2为本专利技术的两台多晶硅还原炉预升温系统及预升温方法操作示意图；图3为本专利技术的三台多晶硅还原炉预升温系统及预升温方法操作示意图；其中，1-还原炉I，2-还原炉II，3-还原炉III，4-还原炉I的原料气进口管线， 5-还原炉I的尾气出口管线，6-还原炉II的原料气进口管线，7-还原炉II的尾气出口管 线，8-还原炉III的原料气进口管线，9-还原炉III的尾气出口管线，10-还原炉I的进气 流量计，11-还原炉I的出气流量计，12-还原炉II的进气流量计，13-还原炉II的出气流 量计，14-还原炉III的进气流量计，15-还原炉III的出气流量计，16-还原炉I、II的连 接流量计，17-还原炉II、III的连接流量计，18-还原炉I的进气阀门，19-还原炉I的出 气阀门，20-还原炉II的进气阀门，21-还原炉II的出气阀门，22-还原炉III的进气阀门， 23-还原炉III的出气阀门，24-还原炉I、II的连接阀门A，25-还原炉II、III的连接阀 门，26-还原炉I、II的连接阀门B，27-还原炉I、II的连接阀门C，28-还原炉I、II的连接 阀门D。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明如图1所示，本专利技术的，将生产中的 多晶硅还原炉Il的尾气出口管线5与待开车的多晶硅还原炉112的原料气进口管线6通 过还原炉I、II的连接阀门A 24和还原炉I、II的连接流量计16相连接，将生产中的多晶 硅还原炉Il产生的高温尾气导入待开车的还原炉112中，来加热炉112内的硅芯，循环后 从还原炉II的尾气出口管线7及其出气阀门21排出。开车前还原炉112内的硅芯温度需 经预升温至600 700°C，使其电阻由100千欧降至几十欧姆，硅芯电阻大大降低，其导热 速率则会迅速提高。一般情况下，生产中还原炉Il的出口尾气温度为550 650°C左右， 为了保证还原炉112内的硅芯被加热至600 700°C，需使还原炉Il的出口尾气温度达到 700 800°C，这可以通过调节还原炉I的进气流量计10控制进入还原炉Il的原料气流量 并调节其循环冷却水流量等从而控制还原炉Il的出口尾气温度以达到要求。随着高温尾 气不断通入还原炉112，炉112内的硅芯温度不断升高，当温度升至600 700°C时，由于硅 芯电阻值已由100千欧降低至几十欧姆，其导热速率亦大大提高，此时接通与硅芯相连接 的电极电源开始通电加热使硅芯温度继续上升至反应所需温度1080°C左右，同时关闭还原 炉I、II的连结阀门AM而开启还原炉I的出气阀门19、还原炉II的进气阀门20，使得炉 Il的尾气通过其出气阀门19排出，而氢气和三氯氢硅的混合气通过还原炉II的进气阀门 20通入炉112内发生反应生成多晶硅。使用本专利技术的多晶硅还原炉预升温系统及预升温方 法，可以避免使用高压击穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多晶硅还原炉预升温系统，其特征在于将一台多晶硅还原炉的尾气出口管线通过控制阀门和气体流量计与另一台多晶硅还原炉的原料气进口管线连接起来。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春江，段长春，刘冲，李雪，袁希钢，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12