基于Fluent的多晶硅还原炉关键结构优化设计

改良西门子法是多晶硅生产的主要方法，而多晶硅还原炉是多晶硅制备的主要设备。针对传统多晶硅还原炉的流场、温度场和辐射场不均匀导致生产的多晶硅尺寸不规则的问题，本文对还原炉的炉顶封头结构、出气口位置布局和硅棒底盘布局进行优化设计。利用Fluent软件Do辐射模块对多晶硅还原炉进行气-固辐射仿真分析，对比优化前后的流场、温度场和辐射场的云图、流线图等，结果表明：上出气口排气设计能够有效提高炉内气体流动速度，减少炉内气体回流，增加气体流动均匀性，有效解决炉内顶部产生的温度死区，平衡炉内上下温度差；椭圆形顶部封头优化了还原炉整体空间，降低设计成本，有效抑制圆形封头中气体旋涡的产生，增加炉内气体流动均匀性；采用平行圆周对称式硅棒增加整体辐射量，优化了传统还原炉中外圈硅棒与中心硅棒辐射不均匀现象，有效防止了不规则硅棒的产生，提高了多晶硅的产量，为多晶硅还原炉的结构设计提供一个新的方案。