多晶硅还原炉供料系统
技术领域
本实用新型涉及多晶硅还原炉供料技术领域，尤其是涉及一种多晶硅还原炉供料系统。
背景技术
目前多晶硅企业基本上全部采用传统的供料方式，由集中汽化器装置给多台还原炉同时供料，主要流程为三氯氢硅和氢气按照一定比例共同进入汽化器进行汽化，得到气态混合气，气态混合物再进入还原炉内进行反应，此种方式主要缺点是配比不能实时调整、汽化器温度波动大、稳定性差，不能满足高纯多晶硅，尤其是电子级多晶硅或区熔级高纯多晶硅生产需要。
传统的集中汽化器供料方式为采用一台或两台汽化器装置给多台还原炉同时供料称，称为集中供料方式，这种集中供料方式缺点如下：
1、一旦汽化器出现泄漏，则影响多台还原炉运行，将导致还原炉系统大面积停产或降料运行；
2、若汽化器出现泄漏则热源介质进入汽化器中，同时该部分杂质会进入到还原炉内影响多晶产品质量；
3、由于汽化器属于集中供料，还原炉频繁启停，造成汽化器温度波动；
4、由于集中供料配比为恒定值，不同还原炉在各运行时间段内的生长速率不一致，需要对配比进行调整，单台还原炉只能通过支路氢气进行调整，因此，配比精准度较差。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种多晶硅还原炉供料系统，系统稳定性高，配比精度高，配比调节灵活，多晶硅产品质量高。
根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统，包括：
雾化装置，所述雾化装置限定有雾化腔且设有与所述雾化腔连通的三氯氢硅液体进口、氢气进口和雾出口，所述雾化装置用于将进入所述雾化腔的三氯氢硅液体和所述氢气进行均匀雾化，产生雾气并经过所述雾出口排出；
管道式挥发器，所述管道式挥发器包括内管和加热组件，所述内管一端与所述雾化装置的所述雾出口连通，另一端与所述还原炉连通；所述加热组件位于所述内管的外周并沿所述内管长度方向延伸；所述加热组件用于对从所述雾出口进入所述内管的所述雾气加热汽化形成混合气，以向所述还原炉供入所述混合气。
根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统，工作过程为，氢气从氢气进口进入雾化腔，同时，三氯氢硅液体从三氯氢硅液体进口进入雾化腔，雾化装置对雾化腔内的三氯氢硅进行均匀雾化形成雾即氢气与三氯氢硅的雾状混合物，氢气与三氯氢硅的雾状混合物经过雾出口进入与雾出口连接的管道式挥发器的内管中；氢气与三氯氢硅的雾状混合物在内管输送的过程中，管道式挥发器的加热组件对氢气与三氯氢硅的雾状混合物进行加热，使得雾状物中的三氯氢硅由液相变为气相，形成氢气与三氯氢硅的混合气；管道式挥发器的内管与还原炉连接，氢气与三氯氢硅的混合气通过管道式挥发器的内管输送至还原炉中进行反应，用于制造多晶硅产品。
根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统，在雾化装置中，按实际需求的比例的氢气与三氯氢硅液体先进行均匀雾化形成氢气与三氯氢硅的雾状混合物，从而在管道式挥发器中提高三氯氢硅的汽化效率，在还原炉运行过程中可以通过氢气进口与三氯氢硅液体进口实时调节物料的配比，避免系统波动降低还原炉稳定性，确保多晶硅产品的质量；在管道式挥发器中，加热组件对内管和其内部的氢气与三氯氢硅的雾状混合物进行加热，使得氢气与三氯氢硅的雾状混合物达到一定温度实现汽化形成氢气与三氯氢硅的混合气，以向还原炉中供入混合气，管道式挥发器一对一地与还原炉连接，多晶硅还原炉供料系统实现独立供料，因此，管道式挥发器温度波动小，还原炉供料稳定，配比精度高。本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统稳定性高，配比精度高，配比调节灵活，多晶硅产品质量高。
根据本实用新型的一个实施例，所述雾化装置包括文丘里雾化管和静态混合管，所述文丘里雾化管的一端在轴向方向上设有所述三氯氢硅液体进口且在径向方向上设有所述氢气进口，所述文丘里雾化管的另一端与所述静态混合管的一端轴向连通，所述静态混合管的另一端设有所述雾出口。
根据本实用新型的一些实施例，所述加热组件包括外管，所述外管套设在所述内管外周，以使所述外管的内周壁与所述内管的外周壁之间形成供高温流动介质循环流动的夹层空间，所述夹层空间的两端密封；所述外管在距离所述雾化装置近的一端沿径向方向设有高温流动介质进口，且在距离所述还原炉近的一端沿径向方向上设有高温流动介质出口。
根据本实用新型进一步的实施例，所述内管包括多个直管段和多个弯管段，多个所述直管段并行排列，多个所述弯管段将多个所述直管段串联连通；所述外管包括多个，多个所述外管为直外管，多个所述外管分别一一对应地设在所述内管的多个所述直管段的外周，多个所述外管通过侧管路串联连通，多个所述外管中的其中一个所述外管距离所述雾化装置近的一端设有所述高温流动介质进口，另一个所述外管距离所述还原炉近的一端设有所述高温流动介质出口。
根据本实用新型再进一步的实施例，所述内管包括三个直管段和两个弯管段，三个所述直管段并行排列，两个所述弯管段将三个所述直管段串联连通；所述外管包括三个，三个所述外管为直外管，三个所述外管分别一一对应地设在三个所述直管段的外周；三个所述外管中，在一端设有所述高温流动介质进口的所述外管的另一端设有第一侧管，在一端设有所述高温流动介质出口的所述外管的另一端设有第四侧管，中间一个所述外管两端分别设有第二侧管和第三侧管，所述第一侧管与所述第二侧管连通，所述第三侧管与所述第四侧管连通。
根据本实用新型的一些实施例，所述内管包括一根或多根。
根据本实用新型的一些实施例，所述内管为EP级抛光管。
根据本实用新型的一些实施例，所述外管为316L不锈钢管道。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统结构示意图。
图2为本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统内管组合示意图。
附图标记：
多晶硅还原炉供料系统1000
雾化装置1
文丘里雾化管12三氯氢硅液体进口121氢气进口122
静态混合管13雾出口131
管道式挥发器2
内管21
加热组件22直外管221高温流动介质进口222高温流动介质出口223
第一侧管224第二侧管225第三侧管226第四侧管227
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面结合图1和图2来描述根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统1000。
如图1与图2所示，根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统1000，包括雾化装置1和管道式挥发器2。其中，雾化装置1限定有雾化腔且设有与雾化腔连通的三氯氢硅液体进口121、氢气进口122和雾出口131，雾化装置1用于将进入雾化腔的三氯氢硅液体和氢气进行均匀雾化，产生雾气并经过雾出口131排出；管道式挥发器2包括内管21和加热组件22，内管21一端与雾化装置1的雾出口131连通，另一端与还原炉连通；加热组件22位于内管21的外周并沿内管21长度方向延伸；加热组件22用于对从雾出口131进入的雾气加热汽化形成混合气，以向还原炉供入混合气。
具体而言，雾化装置1限定有雾化腔且设有与雾化腔连通的三氯氢硅液体进口121、氢气进口122和雾出口131，雾化装置1用于将进入雾化腔的三氯氢硅液体和氢气进行均匀雾化，产生雾气并经过雾出口131排出。由此，氢气和三氯氢硅液体可以按实际生产要求的比例通过氢气进口122和三氯氢硅液体进口121送入雾化装置1，在还原炉运行过程中可以通过氢气进口122与三氯氢硅液体进口121实时调节物料的配比，配比调节灵活，避免系统波动降低还原炉的稳定性，确保多晶硅产品的质量。
管道式挥发器2包括内管21和加热组件22，内管21一端与雾化装置1的雾出口131连通，另一端与还原炉连通；加热组件22位于内管21的外周并沿内管21长度方向延伸；加热组件22用于对从雾出口131进入内管21的雾气加热汽化形成混合气，以向还原炉供入混合气。可以理解的是，管道式挥发器2一对一地与还原炉连接，多晶硅还原炉供料系统 1000实现独立供料，当还原炉在各运行时间段内生长速率不同时，直接通过调节氢气进口 122与三氯氢硅进口121来调整氢气与三氯氢硅的配比，因此，管道式挥发器2温度波动小，还原炉供料稳定，配比精度高。
根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统1000，工作过程为1000，氢气从氢气进口122进入雾化腔，同时，三氯氢硅液体从三氯氢硅液体进口121进入雾化腔，雾化装置 1对雾化腔内的三氯氢硅进行均匀雾化形成雾即氢气与三氯氢硅的雾状混合物，氢气与三氯氢硅的雾状混合物经过雾出口131进入与雾出口131连接的管道式挥发器2的内管21中；氢气与三氯氢硅的雾状混合物在内管21输送的过程中，管道式挥发器2的加热组件22对氢气与三氯氢硅的雾状混合物进行加热，使得雾状物中的三氯氢硅由液相变为气相，形成氢气与三氯氢硅的混合气；管道式挥发器2的内管21与还原炉连接，氢气与三氯氢硅的混合气通过管道式挥发器2的内管21输送至还原炉中进行反应，用于制造多晶硅产品。
根据本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统1000，在雾化装置1中，按实际需求的比例的氢气与三氯氢硅液体先进行均匀雾化形成氢气与三氯氢硅的雾状混合物，从而在管道式挥发器2中提高三氯氢硅的汽化效率，在还原炉运行过程中可以通过氢气进口122与三氯氢硅液体进口121实时调节物料的配比，避免系统波动降低还原炉稳定性，确保多晶硅产品的质量；在管道式挥发器2中，加热组件22对内管21和其内部的氢气与三氯氢硅的雾状混合物进行加热，使得氢气与三氯氢硅的雾状混合物达到一定温度实现汽化形成氢气与三氯氢硅的混合气，以向还原炉中供入混合气，管道式挥发器2一对一地与还原炉连接，多晶硅还原炉供料系统1000实现独立供料，当还原炉在各运行时间段内生长速率不同时，直接通过调节氢气进口122与三氯氢硅进口121来调整氢气与三氯氢硅的配比，因此，管道式挥发器2温度波动小，还原炉供料稳定，配比精度高。综上，本实用新型实施例的多晶硅还原炉供料系统1000稳定性高，配比精度高，配比调节灵活，多晶硅产品质量高。
根据本实用新型的一个实施例，雾化装置1包括文丘里雾化管12和静态混合管13，文丘里雾化管12的一端在轴向方向上设有三氯氢硅液体进口121且在径向方向上设有氢气进口122，文丘里雾化管12的另一端与静态混合管13的一端轴向连通，静态混合管13 的另一端设有雾出口131。可以理解的是，高速的氢气与三氯氢硅液体同时进入文丘里雾化管12，在通过文丘里雾化管12中的狭窄管道后，高速的氢气带动三氯氢硅液体撞击文丘里雾化管12的内壁，使得三氯氢硅液体迅速雾化。氢气与三氯氢硅的雾状混合物由文丘里雾化管12的一端进入静态混合管13，静态混合管13利用固定在管内的混合单元体改变氢气与三氯氢硅的雾状混合物在管内的流动状态，以达到氢气与雾状的三氯氢硅之间良好分散和充分混合的目的。混合均匀的氢气与三氯氢硅雾状混合物通过静态混合管13另一端的雾出口131排出。通过文丘里雾化管12和静态混合管13使得氢气与三氯氢硅液体迅速实现雾化，氢气与三氯氢硅的雾状混合物混合均匀，从而提高氢气与三氯氢硅的雾状混合物的汽化效率，使得后续汽化的工艺流程减短。
根据本实用新型的一些实施例，加热组件22包括外管，外管套设在内管21外周，以使外管的内周壁与内管21的外周壁之间形成供高温流动介质循环流动的夹层空间，夹层空间的两端密封；外管在距离雾化装置1近的一端沿径向方向设有高温流动介质进口222，且在距离还原炉近的一端沿径向方向上设有高温流动介质出口223。可以理解的是，高温流动介质由高温流动介质进口222进入外管套与内管21套之间的夹层空间，与内管21中的氢气与三氯氢硅的雾状混合物进行换热并且使得氢气与三氯氢硅的雾状混合物汽化，之后高温介质从高温流动介质出口223排出，从而使得氢气与三氯氢硅的雾状混合物被定量汽化且便于操作控制。
根据本实用新型进一步的实施例，内管21包括多个直管段和多个弯管段，多个直管段并行排列，多个弯管段将多个直管段串联连通；外管包括多个，多个外管为直外管221，多个外管分别一一对应地设在内管21的多个直管段的外周，多个外管通过侧管路串联连通，多个外管中的其中一个外管距离雾化装置1近的一端设有高温流动介质进口222，另一个外管距离还原炉近的一端设有高温流动介质出口223。可以理解的是，当氢气与三氯氢硅的雾状混合物通过雾出口131进入内管21后，依次经过内管21的直管段与弯管段，高温介质从高温流动介质进口222进入外管中，依次通过直外管221与侧管路，高温介质在直管段加热氢气与三氯氢硅的雾状混合物使之汽化使用内管与外管的组合，避免了做成夹套使得内管壁厚度受限，壁厚减薄，出现安全风险，而且做成分离结构便于检修、清洗与更换，方式简单不容易杂质聚集，占地面积小。
需要说明的是，在一些实施例中，还包括还原炉底盘进气管道组合分配系统，在每一内管21上加装精密调节阀，当内管21将氢气与三氯氢硅的混合气送入还原炉时，通过调节精密调节阀，可控制不同内管21出口的混合气输出量，保证还原炉内气场均匀稳定，从而提高硅产品外观质量。
根据本实用新型再进一步的实施例，内管21包括三个直管段和两个弯管段，三个直管段并行排列，两个弯管段将三个直管段串联连通；外管包括三个，三个外管为直外管221，三个外管分别一一对应地设在三个直管段的外周；三个外管中，在一端设有高温流动介质进口222的外管的另一端设有第一侧管224，在一端设有高温流动介质出口223的外管的另一端设有第四侧管227，中间一个外管两端分别设有第二侧管225和第三侧管226，第一侧管 224与第二侧管225连通，第三侧管226与第四侧管227连通。可以理解的是，氢气和三氯氢硅液体通过雾化装置1雾化混合，形成氢气与三氯氢硅雾状混合物，氢气与三氯氢硅雾状混合物在通过依次连接的直管段时，先由直管段的第一段进行加热，然后由直管段的第二段进行提温，最后由直管段的第三段进行过热处理，由此确保氢气与三氯氢硅雾状混合物充分汽化，同时保证氢气与三氯氢硅混合均匀，避免了做成夹套使得内管壁厚度受限，壁厚减薄，出现安全风险，而且做成分离结构便于检修、清洗与更换，方式简单不容易杂质聚集，占地面积小。如图1所示，直管段与弯管段依次连接，直外管221与侧管依次连接，结构紧凑，占地面积小。
需要说明的是，三个直外管221中的一个直外管221可以由多个管道连接组成，便于检修、清洗与更换。直外管211数量应尽可能少，避免物料与金属接触过多，沾污过多，降低多晶硅产品的质量。
根据本实用新型的一些实施例，内管21包括一根或多根。例如，如图2所示，内管21可以为四根。
根据本实用新型的一些实施例，内管21为EP级抛光管。可以理解的是，EP级抛光管表面明亮、光滑、洁净，且抗腐蚀性强，避免了管道生锈使得金属杂质沾污氢气与三氯氢硅的混合气，提高了多晶硅产品的纯度。
根据本实用新型的一些实施例，外管为316L不锈钢管道。可以理解的是，316L不锈钢管道抗腐蚀能力较钢管强，能够有效提高外管的寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
