还原炉倒棒原因及改进措施研究

还原炉作为生产多晶硅的关键设备,生产多晶硅过程中常常出现倒棒现象,对还原炉产生严重损坏,重点针对硅棒沉积前期、中期、后期三个阶段倒棒的危害、原因进行分析,从还原炉喷嘴分布和大小、电极结构、石墨卡头结构、硅芯尺寸等方面进行改进,有利于降低还原炉硅棒倒棒率,提高生产效率,降低对还原炉设备的损坏.     

多晶硅还原炉倒棒原因分析

分析了多晶硅还原炉倒棒的危害,并对多晶硅还原炉倒棒的原因进行了探究,最后给出了预防多晶硅还原炉倒棒的有效措施,为预防多晶硅还原炉倒棒提供了一些参考。     

多晶硅还原炉倒棒原因分析

随着我国光伏产业和电子信息技术产业的快速发展,大量的多晶硅半导体材料被应用在太阳能电池和电子工业上。生产多晶硅的主要设备是大型节能还原炉,但是在生产过程中还原炉的倒棒致使设备损坏,备品备件大量被消耗以及产量质量的降低,能耗上升,生产成本提高。研究还原炉倒棒原因,通过改变进料喷嘴、优化工艺参数等来降低还原炉倒棒率就显得尤为重要。     

多晶硅还原炉硅棒直径检测及生长过程研究

还原炉是多晶硅生产的核心设备,在还原炉的运行控制中,硅棒直径是反应沉积效果的重要参数。笔者设计了一种硅棒直径检测方法,通过试用获得还原炉运行中硅棒直径检测数据,并综合各控制参数进行多晶硅棒生长过程的研究,其结论能够为还原炉运行优化提供参考依据。     

多晶硅表面菜花控制的研究

棒状多晶硅的还原过程受进料量、进料配比、温度和气场等因素的影响,硅棒表面形貌也受到温度和物料在还原炉内分布的影响。通过还原炉内硅棒加载电流、炉筒壁面光洁度、进料喷嘴结构对菜花的影响进行研究,结果表明:(1)加载电流适宜,使硅棒表面温场分布均匀,且T≤Tmax,可减少硅棒表面菜花;(2)炉筒壁越光洁,菜花占比及电单耗越低;(3)进料喷嘴口径变小、高度增加,多晶硅横梁菜花降低,但前期易倒棒,而螺旋形喷嘴可降低硅棒表面菜花及还原炉倒棒率。     

多晶硅还原炉U-I曲线计算与分析

以18对棒多晶硅还原炉为研究对象,通过热量平衡,分析了硅棒辐射散热Q_1,进出气相物料焓变Q_2,以及反应热Q_3,计算了不同生长阶段还原电源系统需要供给的总功率P。同时结合多晶硅的电阻特性和欧姆定律,得到18对棒多晶硅还原炉的U-I曲线。在此基础上分析了还原炉内壁黑度ε_2、硅棒表面温度T1、SiHCl_3的进料曲线和硅棒长度l等对U-I曲线的影响。最后与实际运行过程中的U-I曲线进行了对比分析。本文结果可以直接作为18对棒多晶硅还原炉电源系统的U-I曲线,分析过程和计算方法也可为其他类型的多晶硅还原炉U-I曲线设计提供参考。     

12对棒还原炉模拟优化分析

12对棒还原炉是目前改良西门子法生产高品质电子级多晶硅的主要炉型,还原炉底盘、喷嘴结构形式、进料曲线是影响还原炉运行的主要因素,对产品产量、质量、电耗等指标影响较大。分析、总结12对棒还原炉的喷嘴布局、曲线以及还原炉内热场、温度场的分布情况,对12对棒的开炉稳定运行、产量提升、质量提升、电耗降低具有指导意义。     

振动时效和热时效对原生多晶硅棒应力消除研究

在还原炉内硅芯既是硅沉积的载体,也是还原炉的热源^[1-2]。随着多晶硅生产工艺升级以及生产规模的扩大,使用线切割机切割的方硅芯^[3-4]已逐步替代了区熔法拉制的圆硅芯^[5]。本文对使用原生多晶硅棒切割方硅芯的工艺可行性进行了讨论,重点讨论了热时效和振动时效对原生多晶硅棒应力释放的处理效果。     

多晶硅还原炉能耗分析

多晶硅还原炉作为改良西门子法生产多晶硅的核心设备,其在生产过程中的能耗直接影响着多晶硅的生产成本,研究其在生产过程中的能耗去向是非常有意义和必要的。本文结合物料平衡和能量平衡,理论分析了不同炉型的多晶硅还原炉的能量去向,为制造更加节能的还原炉和工业生产过程中还原炉的选型提供了一些思路。     

“多晶硅还原电源系统”打破国外技术垄断

四川英杰电气股份有限公司承担的2014年战略性新兴产品＂多晶硅还原电源系统＂项目采用了多晶硅还原炉电源系统的一体化解决方案,在原有多晶硅还原系统基础上研制出了精度更高、稳定性更好、硅材料生产成本更低等高性能的36对棒、40对棒、48对棒以及更大生产能力的多晶硅还原电源。项目创新多层电源叠层控制技术,     

多晶硅生产质量控制探讨

在多晶硅还原生产过程中,影响产品质量的因素主要有:硅芯氧化、爆米花、停炉倒棒。围绕还原生产过程中各个控制环节,提出如何提高多晶硅产品质量的措施。     

影响化学气相沉积多晶硅致密料比例的因素

改良西门子法生产多晶硅还原工艺是高纯的三氯氢硅和氢气在还原炉内发生化学气相沉积反应,得到固态多晶硅,多晶硅根据表观质量,分为致密料、玉米料、珊瑚料。目前,国内多晶硅生产以大型还原炉为主,对成本控制具有明显优势,但存在的问题是多晶硅致密料比例较低。本文通过对还原炉反应温度控制、进料喷嘴布置、反应配比等因素的分析研究,得出了提高还原炉化学气相沉积多晶硅致密料比例的方法、思路。     

一种新型多晶硅还原炉流动与传热的数值模拟

在传统多晶硅还原炉结构基础上,提出了一种内部流场为平推式流动的新型多晶硅还原炉,并采用计算流体力学方法研究了该还原炉内的速度场和温度场。流场模拟结果表明,新型多晶硅还原炉内混合气的流动基本上实现了平推式流动;温度场模拟结果发现,通过改变操作参数,采用平推式流动可实现炉内温度场的控制,解决了传统还原炉局部温度过高的问题,可避免硅粉的产生,长期保持还原炉内壁面的抛光效果,降低还原炉辐射电耗;计算结果表明,在相同的条件下,采用新型多晶硅还原炉的还原电耗较传统还原炉可降低8.5%。     

还原炉进料夹液对生产的影响及控制措施

分析了多晶硅还原炉进料夹液产生的原因及其对生产的影响。主输送管位置高于各还原炉进料管是产生进料夹液的主因,进料夹液易造成还原炉跳停、控制不稳定等故障,可通过降低主输送管的位置、输送管设置电伴热、还原炉进料管配置排液管等措施解决还原炉进料夹液的问题。     

多晶硅制备工艺及发展趋势

简述了国内外多晶硅生产工艺的发展和现状,对比分析了各种多晶硅制备方法在产能、能耗及环境友好特性等方面的特点及其发展趋势。提出目前多晶硅制备技术主要有3个发展方向：①不断改进西门子工艺,包括尾气分离,四氯化硅氢化制备三氯氢硅,改进还原炉结构,加大炉体直径以提高产量、降低成本,三氯氢硅及氢气的纯化;②不断完善流态化技术方法,包括降低反应器内壁面上的硅沉积、减少无定形硅粉的形成、硅烷制备技术的改善;③不断完善冶金法工艺体系,包括提高产品纯度、减少杂质含量的波动性。     

多晶硅无定型硅粉形成原因及控制

改良西门子法多晶硅生产过程中,若还原过程控制不当,会产生影响产品品质及系统运行的无定型硅粉。通过对还原过程温度控制、物料配比、二氯二氢硅含量、炉筒水温、尾气管结硅及换热情况等多方面因素研究,分析了无定型硅粉形成原因,提出了相关控制措施。     

多晶硅还原炉低电压启动转高电压启动设备结构改造

目前国内多晶硅生产中,还原炉多采用高电压击穿的方式启动,但国外多晶硅生产中多采用低电压击穿,一些进口还原炉采用了低电压启动的结构设计。现本文将以MSA还原炉为例,分析阐述满足低压启动还原炉改成高压启动条件,对炉体结构的改造方案。     

煤棒烘干技术改进的探讨

煤棒烘干技术对煤棒质量、炉况好坏以及最终产气量、消耗均产生直接影响。通过对目前普遍采用的高温烟气直接烘干、HGT型煤烘干塔连续烘干以及风干炉煤棒烘干技术进行对比，结合生产实际情况，确定采用风干炉煤棒烘干技术，以提高煤棒质量并进一步降低煤耗。     

还原炉电极外套强制冷却装置的研究

分析了常用的还原炉电极外套强制冷却装置在技术上的不足,提出了新的强制冷却装置的设计方案。新的冷却装置在实际应用中取得了很好的效果,从而保证了多晶硅的产量和质量。