24对电极多晶硅还原炉的简介
1、多晶硅还原（三氯氢硅还原）炉原理
SiHCL3+H2 1100℃ Si +3HCL
上述反应是吸热反应，还原转化率随着氢气与三氯氢硅的分子比增大而提高，但配比太大氢气得不到充分的利用，而消耗大量的能量和原材料来提纯氢气，而且还会因为过大的氢气配比会降低多晶硅的沉降速度，降低了生产效率。实际生产中一般对三氯氢硅的氢还原，选择氢与三氯氢硅的配比在10%~15%左右。
2、国内用改良西门子法生产多晶硅还原炉的现状
据我们对国内多家采用改良西门子法生产多晶硅还原炉现状的调查和了解，目前90%左右的厂家的还原炉采用的是8对电极和12对电极，8对电极还原炉每生产1公斤多晶硅实际耗电100度左右，12对电极还原炉（大部分为德国进口）每生产1公斤多晶硅实际耗电在80~90度，采用24对电极还原炉的厂家较少，如洛阳中硅高科有限责任公司、江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，采用18对电极还原炉目前了解到的仅武汉东立光伏有限公司，计划在2010年底投产。
3、多晶硅还原炉电极数量及炉子大小的选择
实践证明，在选择了合适的配比和在最佳的还原温度下，进入还原炉的体积越大，则多晶硅沉积的速度越快，生产率也就越高，采用大流量的气体进入还原炉，是一种提高生产能力的有效方法，根据这种原理，如果采用大的还原设备，并适当增加发热载体（即电极）的数量，是可提高多晶硅生产率的，基于这一原理并结合国内多晶硅还原炉的现状，我们决定开发24对电极多晶硅还原炉，以适应和满足多晶硅行业的发展。
4、24对多晶硅还原炉的开发
4.1技术参数的确定
1）设计压力
还原炉内：-0.1Mpa~0.66Mpa,夹套内：0.75Mpa,炉底：0.65Mpa
2）操作压力
还原炉内：0.6Mpa,夹套内：0.6~0.75Mpa,炉底：0.6Mpa 3）设计温度
还原炉内筒体：320℃，夹套：150℃，炉底：180℃
4）操作温度
还原炉内筒体：300℃，夹套：145℃，炉底：150℃
5）介质
内筒体：H
2，SiHCL
3
,SiCL
4
,夹套：水，炉底：水
※原方案采用导热油冷却以便更好地利用余热热源，经调查采用导热油冷却因渗透性大会对炉内多晶硅产生污染，影响产品纯度和质量，还是选择用水冷却。
6）电极（发热体）数量
48根/台，长度2800mm,温度：1190℃~1120℃
4、2技术指标
1）每生产1公斤多晶硅还原电耗＜75度
2）一个生产周期180小时，产量4800KG
3）单晶硅芯10mm，高2800mm，成品棒粗160mm左右
4、3材料及结构的确定
1）还原炉钟罩材料
内筒体：316L，夹套：Q345R
2）炉底材料
底板：316L，底座板Q345R
3)电极材料
无氧铜
4、4还原炉结构
还原炉结构见图
主要由炉体钟罩和炉底、电极及支座所组成，炉体钟罩和炉底之间用快开螺栓进行连接，炉底可直接支承在车间楼板上或用裙座进行支承。为保证炉内维持最佳反应温度（1100℃）和降低炉体内筒体及炉底的壁温，炉体钟罩和炉底都设有水夹套冷却。为了强化冷却效果，夹套内都设有螺旋导流板。为观察炉内硅沉积情
况，炉体上安装有窥视孔。为防止多晶硅附着在炉体内筒体壁面上，所有内表面应进行抛光处理。还原炉筒体与炉底大垫片材料采用改性PTFE(聚四氟乙烯)。电极材料采用无氧铜，电极棒与石墨底座结合部分（头部）进行镀银处理。见电极组件图。
5、24对电极还原炉突出特点
5.1采用JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》进行计算、设计，使结构趋于合理，用材经济适宜，降低设备造价。
5.2进气口布局合理：特别是进气口采用我公司专有产品螺旋流喷嘴喷入炉内，并对炉内流场和气体旋流方向以及进气速度进行模拟试验，确定最佳流场和气流方向及气流速度。使炉内气体形成旋流湍动，消除了边界层和气体分布不均匀的现象，有利于还原反应的进行，提高了氢与三氯氢硅的转化率。采用螺旋流喷嘴进气另一个优点是提高了多晶硅的表面质量，使多晶硅棒表面光滑，无起凸和凹坑现象（见多晶硅产品相片）。
5.3国内多晶硅还原炉电极棒长一般在2.2~2.5米左右，我们设计的电极棒长2.8米，即可在同样能源耗量下，可增产10%左右。
5.4 24对电极棒还原炉同8对电极棒和12对电极棒还原炉相比，每生产1公斤多晶硅分别节电20度和10度左右，充分显示了24对电极还原炉的节电幅度和降低多晶硅的生产成本及提高多晶硅产品利润率的效果。
6、相片
6.1多晶硅还原炉外形
6.2多晶硅还原炉炉底
6.3多晶硅还原炉车间布置
6.4多晶硅产品
多晶硅还原炉接地故障预防措施 摘要：高纯三氯氢硅与氢气在还原炉内反应生成硅为改良西门子法生产多晶硅的关键步骤，还原炉运行情况对多晶硅的质量、产量及设备本体有极大的影响。接地故障是还原炉非正常停炉的常见原因。文章分析、总结接地故障发生的原因并提出相应预防措施。 关键词：多晶硅还原炉接地故障 多晶硅是光伏产业与半导体行业的基础材料，随着光伏行业快速发展，多晶硅的需求量也日益增大。目前，我国的多晶硅生产大多是采用改良西门子法，改良西门子法是生产多晶硅最成熟的工艺，全世界采用该法生产的多晶硅产量占总产量的70%-80%[1]。三氯氢硅与氢气在还原炉内反应生成硅为整个工艺的关键步骤，同时也是最主要的能耗环节，约占综合电耗的50%，占总生产成本的20%-40%[2]。多晶硅生产企业要达产达标，实现节能降耗就必须严格把控还原炉的运行。还原炉一旦非正常停车，将对多晶硅的产量、质量，设备本体，生产成本等造成严重的影响。接地故障是还原炉非正常停炉的常见原因，文章依据生产经验分析、总结接地故障发生的原因并提出相应预防措施。 一、还原工艺 经提纯和净化的三氯氢硅与氢气按一定比例进入还原炉，在还原炉内通电的炽热硅芯表面，三氯氢硅发生氢还原反应生成硅。硅沉积下来使硅芯直径逐渐变大，直至达到规定尺寸的硅棒。其主要反应方程式如下[3，4]： SiHCl3+H2→Si+ HCl SiHCl3→Si+ HCl+ SiCl4 氢还原反应同时生成二氯二氢硅、四氯化硅、氯化氢。还原尾气经冷却器冷却后，直接送往还原尾气分离回收工序。还原工艺流程如图1所示。 图1 还原工艺流程简图 二、接地故障原因分析 还原炉接地故障是指对大地绝缘的带电电极与基盘或炉壁意外导通。电器设备检测到接地后，会立即自动切断供给还原炉的电源以保护人身及设备安全。分析、总结还原炉发生接地故障的原因有如下几点。 1.四氟套拉弧 还原炉的电极与基盘是通过聚四氟乙烯套筒（简称：四氟套）隔绝的。在启
36对电极多晶硅还原炉流场及温度场数值模拟计算介绍 1、概述 还原炉流场及温度场数值模拟计算主要是描述还原炉内气体流动的流体力学和表面反应动力学模型，应用于多晶硅生产过程模拟，利用流体力学的偏微分方程组，得到还原炉内气体的流场和浓度场及温度场的模拟计算结果，分析底盘进气喷嘴与硅棒相对位置对气体的影响。 1.1 还原炉内多晶硅形成过程 SiHCl3与氢的还原在大型钟罩式还原炉内进行。SiHCl3与H2混合气体经过一套组合喷嘴进入炉体内。混合气体上升过程中形成稳定的气体射流，受硅芯表面阻力作用形成一定厚度的速度边界层，满足热力学条件时反应气体通过边界层向硅芯表面扩散发生多晶沉积，径向生长。其描述如下：反应气体转移到基体（硅芯）上；反应气体被基体表面吸附；基体表面化学反应；表面成核与扩散；副产物从基体表面解析；副产物从基体上方移走，重新回到主气流。 2、数值计算方法与模型 多晶硅制备采用化学沉降法，具有纯度高、致密度高等有点，但反应在气相中发生，带来了在沉积过程中气体流型稳定性、反应温度分布均匀性、产物浓度平衡性等问题。 将流体力学和表面反应动力学模型应用于多晶硅生长过程模拟，计算还原炉速度流动场、温度场、表面反应及扩散过程，建立生长初始条件和反应过程各组分的理论关系。各种气体在还原炉内运动规律的数学模型有：流体流动的连续性方程、动量方程、能量方程、辐射传热方程、组分传递与扩散方程及表面反应动力学方程。 3、计算结果分析 采用CFD软件对上述模型进行求解运算，得到气体沉降法制备多晶硅的还原炉内气体的流动（流场）、气体浓度、温度（温度场）及沉积速度的分布。3.1 气体的流动分布（流场） 36对电极还原炉的进气喷嘴布置的六方体中心，在相同的气体流量下，喷嘴与硅棒、电极的方位影响还原炉内的气体分布及硅棒表面的气体的速度边界
24对电极多晶硅还原炉的简介 1、多晶硅还原（三氯氢硅还原）炉原理 SiHCL3+H2 1100℃ Si +3HCL 上述反应是吸热反应，还原转化率随着氢气与三氯氢硅的分子比增大而提高，但配比太大氢气得不到充分的利用，而消耗大量的能量和原材料来提纯氢气，而且还会因为过大的氢气配比会降低多晶硅的沉降速度，降低了生产效率。实际生产中一般对三氯氢硅的氢还原，选择氢与三氯氢硅的配比在10%~15%左右。 2、国内用改良西门子法生产多晶硅还原炉的现状 据我们对国内多家采用改良西门子法生产多晶硅还原炉现状的调查和了解，目前90%左右的厂家的还原炉采用的是8对电极和12对电极，8对电极还原炉每生产1公斤多晶硅实际耗电100度左右，12对电极还原炉（大部分为德国进口）每生产1公斤多晶硅实际耗电在80~90度，采用24对电极还原炉的厂家较少，如洛阳中硅高科有限责任公司、江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，采用18对电极还原炉目前了解到的仅武汉东立光伏有限公司，计划在2010年底投产。 3、多晶硅还原炉电极数量及炉子大小的选择 实践证明，在选择了合适的配比和在最佳的还原温度下，进入还原炉的体积越大，则多晶硅沉积的速度越快，生产率也就越高，采用大流量的气体进入还原炉，是一种提高生产能力的有效方法，根据这种原理，如果采用大的还原设备，并适当增加发热载体（即电极）的数量，是可提高多晶硅生产率的，基于这一原理并结合国内多晶硅还原炉的现状，我们决定开发24对电极多晶硅还原炉，以适应和满足多晶硅行业的发展。 4、24对多晶硅还原炉的开发 4.1技术参数的确定 1）设计压力 还原炉内：-0.1Mpa~0.66Mpa,夹套内：0.75Mpa,炉底：0.65Mpa 2）操作压力
多晶硅还原炉内的8大反应 钟罩式多晶硅还原炉内各反应我认为主要有以下8种，希望和大家探讨一下如何控制取得最大的沉积速度 ⑴SiHCl3＋H2＝Si＋3HCl↑(1050-1100℃) ⑵2SiHCl3＝Si＋2HCl↑＋SiCl4 （热分解） ⑶SiHCl3＝SiH2Cl2＋HCl↑(900-1000℃) ⑷Si＋2HCl≒SiH2Cl2(＞1200℃或低温腐蚀) ⑸SiHCl3＝SiH2Cl2＋SiCl4（Si＋SiCl4≒SiCl2） ⑹SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl↑（高温下） ⑺4SiHCl3＝Si＋2H2↑＋3SiCl4（热分解） ⑻Si＋4HCl＝2H2↑＋SiCl4（腐蚀） ⑴SiHCl3＋H2＝Si＋3HCl↑(1050-1100℃) ⑺4SiHCl3＝Si＋2H2↑＋3SiCl4（热分解） 不是什么秘密，还原炉里面主要发生以上2个反应，主要看操作条件怎样控制，希望大家能够交流一下 改良西门子法的[wiki]多晶硅[/wiki]反应已经路人皆知了，什么涉密不涉密的。还原炉控制的关键还是配料比、温度等，根据所要得到的产品质量不同（太阳能级、[wiki]电子[/wiki]级）操作有所差别，这才是秘密。 回复上面各楼的兄弟，特别是5楼的，如果反应都是按照您说的那样那多晶硅早就降价了。上面一位楼主说的对，其实上面7个反应都会发生，谁占主要反应主要还是靠温度还是配比。另回复9楼，二氯二氢硅进去要长硅粉阻塞尾气管线要[wiki]爆炸[/wiki]的，在实际中非常危险的。兄弟 原料混合气是SiHCl3＋H2，产物是Si、HCl、SiCl4以及多余的H2，当然，由于是可逆反应，还会有剩余的SiHCl3，但是总的来说，原料气的利用率并不高，只有30％左右 主要是要控制反应温度，还有电流了！其中还会生成大量的SICL4.
多晶硅还原炉电气系统的设计和应用 一．综述 多晶硅还原炉电气系统的主要设备是大功率调压器。调压器所带负载是多晶硅棒串联而成的纯电阻负载。调压器的作用实际上是对负载电阻进行电加热，并且保持硅棒表面温度恒定（一般1080℃）。硅棒串联而成的电阻是一个变化的电阻：第一，硅棒温度从常温上升到1000℃，Φ8直径硅芯电阻从几百kΩ下降到几十Ω；第二，保持硅棒表面温度1080℃，硅棒直径从Φ8增加到Φ150，硅棒电阻从几十Ω下降到几十mΩ。可见硅棒电阻大范围变动引起调压器输出电压和电流的调节范围大是这种调压器的设计特点。按照实际工作的性质，调压器分为硅棒温度从常温加热到1000℃的预热调压器和硅棒直径从Φ8增加到最终直径并且始终保持硅棒表面温度1080℃的还原调压器。 预热调压器工作过程中硅棒温度从常温加热到1000℃，其主要困难是硅棒初始电阻R太大，加热功率正比于 V2/R，电阻大必然要求供电电压高（甚至需十几kV），一般应尽可能降低电阻R。常用方法有提高炉壁冷却液的温度，加粗硅芯直径，对硅芯参杂，炉内注入高温等离子体或放置卤钨灯等等。预热调压器工作时间十几分钟，功率30－200kVA。 还原调压器输出功率用于加热硅棒，硅棒再通过辐射、传导和对流方式将功率传递给还原炉内的反应气体和炉壁的冷却液。随硅棒直径增长，反应气体流量加大，炉内的反应气体和炉壁的冷却液带走的热量增加，调压器输出功率越来越大。工艺对还原炉提出的技术要求如图一所示。还原调压器设计必须满足工艺上随直径Φ变化，电压V、电流I和功率P的供电要求。同时，重点考虑高电压的电气结构问题、大电流的电气结构问题、负载电阻变化引起的调节器参数设计问题、调压范围大引起的功率因数低和谐波问题、结构上的环流问题、硅棒碰壁、裂棒检测及断电再上电等辅助功能问题。 多晶硅还原炉电气系统除了调压器以外还有一套计算机管理、操作系统。它的主要功能是：