多晶硅还原炉用干式变压器.pdf

特别报道 Special Reports 多晶硅还原炉用干式变压器 多晶硅还原炉是多晶硅生产过程中非常关键的设备，在其炉内完成从三氯氢硅到多晶硅 的生产工艺环节，控制好炉内温度直接关系到其内硅芯的还原纯度和最终多晶硅产品质量的优 劣，因而为还原炉提供加热电源的变压器设备就担负着非常主要的作用。简要介绍多晶硅还原 炉用干式变压器工作特点、技术要求及制造工艺。 ■ 刘春明 徐利兵/江苏宝胜电气股份有限公司 源危机的加剧和人们对新能源的渴望，太阳 程中非常关键的设备，在其炉内完成从SiHCl 到多晶硅 能 3 能作为一种清洁可再生的能源，越来越多地 的生产工艺环节，控制好炉内温度直接关系到其内硅 受到世人的关注，客观上推动了太阳能光伏发电产业 芯的还原纯度和最终多晶硅产品质量的优劣，因而为还 的快速发展，同时对该产业中的原材料——多晶硅的 原炉提供加热电源的变压器设备就担负着非常主要的作 生产也产生了极大的带动作用。 用。根据工作要求，该种变压器既需要满足调压要求， 熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以 又需要为调功电路提供精确的电抗值。具体要求如下： 金刚石晶格形式排列成许多晶核，如这些晶核长成晶 ①在使用过程中要求变压器具有良好的抗短路能力和 面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成 抗系统电源谐波能力。②在还原炉工作初期，硅芯直径 多晶硅。目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有： 细，阻值大，需施加较高电压，变压器电感要求大。随 改良西门子法、硅烷法和流化床法。简单来说，多晶 着硅的沉积，硅芯直径逐渐变大，阻值变小，需要较低 硅的生产工艺大致要经过石英砂冶炼提纯生成工业 电压，变压器电感要求低。在整个工作过程中，变压器 硅（Si ），氯化氢(HCl)合成，三氯氢硅（SiHCl3 ）合 需要输出的电流从100多安增到几千安；电压从1 000多 成、粗馏和多级精馏得到高纯SiHCl ，SiHCl 在氢气 伏降低到几百伏。 3 3 （H2 ）中高温还原沉积而在硅棒上生长出多晶硅等主 2 ）从表1和表2中可以看出需要在一台变压器上实 要环节。 现不同电压，并且绕组必须连续（多个独立线圈）， 且随着电压降低，工作电流急剧上升，同时又需要在 1 多晶硅还原炉用干式变压器工作特征 每一挡位上，变压器的漏电抗（主要为电感分量）和 1 ）首先来了解一下多晶硅还原炉在整个硅产业链 电流成反比变化。下面以一台4 620 kV·A多晶硅还原炉 中的位置。图1为硅产业链结构示意图。 用干式变压器为例，说明其在工作过程中必须保证的 单晶硅加热电源 技术参数要求和其工作方式。 此台4 620 kV·A多晶硅还原炉用干式变压器一次为 单晶炉