【正文】 整的改良西門子 工藝 法的主要流程有 以下 工藝環(huán)節(jié)： 氯氫化合成三氯氫硅 → 三氯氫硅精餾提純 → 多晶硅還原 → 還原尾氣回收 → 產(chǎn)品處理及分析 → 三廢處理 → 輔助及配套公用工程 、 自動化控制 根據(jù)裝置的具體情況，裝置工藝操作要求自動化水平很高，大部分生產(chǎn)過程控制、操作參 數(shù)顯示均要求集中在控制室進(jìn)行。針 對以上工藝特點(diǎn)及操作要求， 對工藝生產(chǎn)裝置采用 DCS 集中控制，對生產(chǎn)裝置進(jìn)行監(jiān)控、 操作，高度集中，強(qiáng)化管理。在車間綜合樓設(shè)置中央控制室，中央控制室設(shè)置帶 CRT 顯示器的操作站進(jìn)行顯示和操作 。 中央控制室 的顯示器互為備用，一旦某臺操作站出現(xiàn)故障，則可通過其它操作站進(jìn) 行操作和控制。另外中央控制室設(shè)置兩臺打印機(jī)，分別用來打印報(bào)表和報(bào)警信息。為保證生產(chǎn)的安全運(yùn)行，中央控制室為冗余型。空壓站、制氮站、冷凍站、循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置就地控制室，選用常規(guī)儀表對工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控 。 、 主要設(shè)備選擇 主要設(shè)備選擇原則 8 關(guān)鍵生 產(chǎn)設(shè)備選型的主要原則是，引進(jìn)國際先進(jìn)可靠的設(shè)備，確保生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定，并降低能耗。如還原爐、雙相可控硅調(diào)功器 、干法回收系統(tǒng)、氯氫化合成系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備等考慮引進(jìn)國外產(chǎn)品。對國內(nèi)從設(shè)計(jì)、制造己完全掌握 技術(shù) 的其他主要設(shè)備，則立足國產(chǎn)以盡可能降低造價(jià)。對于電解槽、氫氣純化系統(tǒng)等輔助的公用工程設(shè)備，國內(nèi)己具備成套供貨能力，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造也達(dá)到較高水平，而售價(jià)也比較合理，本項(xiàng)目采用國產(chǎn)是可行的 。 還原爐是多晶硅生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，本系統(tǒng)引進(jìn)的設(shè)備，總對數(shù)為 12 對棒，是目前國際上最先進(jìn) 的設(shè)備之一。該還原爐采用循環(huán)熱水冷 卻，避免了國內(nèi)一般采用熱導(dǎo)油 出現(xiàn)的結(jié)垢損壞還原爐的情況，運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低。而且循環(huán)熱水采用閃蒸制取低壓蒸汽，熱能綜合利用系統(tǒng)可以得到極大簡化，蒸汽輸送 到精餾等熱能消耗工序，提高了熱能的利用率，使多晶硅的能耗得到大幅 降低。并且還原系統(tǒng)熱能綜合利用產(chǎn)生低壓蒸汽，蒸汽潛熱高，輸送管道及 設(shè)備與直接利用熱導(dǎo)油比較，系統(tǒng)得到簡化，也使熱能的主要消耗設(shè)備 － 精餾塔釜的換熱面積減少 。 由于還原總熱的綜合利用效率得到提高，其產(chǎn)生的低壓蒸汽除能解決精餾系 統(tǒng)使用以外，還有較大剩余。因此，本項(xiàng)目采用低壓蒸汽為動力的溴化 鋰 冷凍系統(tǒng)制 備 5℃ 冷凍水，用于還原電極、整流器、調(diào)功器等設(shè)備的冷卻 。 引進(jìn)的干法回收系統(tǒng)，對還原尾氣的綜合收率可達(dá) 98%， 且回收的產(chǎn)品質(zhì)量純度高、系統(tǒng)自動化程度高、設(shè)備性能可靠，對提高物料的利用率，降低消耗起到了重要作用 。 對系統(tǒng)中的部分非標(biāo)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，因其技術(shù)要求相對較低，國內(nèi)產(chǎn)品己能滿足要求，可以采取國產(chǎn)化，但其中的氫壓機(jī)組必須選擇進(jìn)口成套設(shè)備 。 DCS 控制系統(tǒng)是工廠的控制中樞，國內(nèi)的綜合水平目前與國際水平還有一定差距，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠，也采用引進(jìn)的方案 。 總之，本系統(tǒng)采用的設(shè)備都根據(jù)立足 國內(nèi)，爭取引進(jìn)國 際先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，使系統(tǒng)先進(jìn)、節(jié)能、高效，從而控制多晶硅的制造成本，提高工廠效益 。 9 主要設(shè)備 有氯氫化合成爐 （ 成套、組合件 ） ，三氯氫硅精餾塔（ 成套、組合件 ） ，三氯氫硅精餾塔 （ 成套、組合件 ） ，水電解制氫裝置 （ 成套、組合件 ） ，尾氣回收系統(tǒng) （ 成套、組合件 ） ，尾氣洗滌塔 （ 成套、石墨 ）。 進(jìn)口 設(shè)備 表 21 進(jìn)口 設(shè)備一覽表 序 號 進(jìn)口設(shè)備 技術(shù)規(guī)格 單價(jià) 臺 （ 套 ）數(shù) 用匯額 擬進(jìn)口國 1 電壓調(diào)控系統(tǒng) 1500V， 3200A 18 套 德國 2 油浸 整流變壓器 ODGN3300/－ spez 5spez 18 套 德國 3 氫化沉積反應(yīng)器 非標(biāo) 18 套 德國 4 尾氣回收系統(tǒng) 非標(biāo) 860 1 套 860 美國 5 氫氣壓縮機(jī) 非標(biāo) 150 3 套 450 日本 6 冷凍機(jī) 非標(biāo) 3 套 100 美國 7 DCS 控制系統(tǒng) 非標(biāo) 190 1 套 190 美國 8 泵 非標(biāo) 18 套 100 德國 9 閥門 非標(biāo) 18 套 80 美國 10 氯氫化反應(yīng)系統(tǒng) 非標(biāo) 2500 1 套 2500 美國 總計(jì) 、 工程 方 案 、 總圖 運(yùn)輸 總平面布置原則 。 （ 1） 符合工藝流程，物料流向順暢 。 （ 2） 符合現(xiàn)行防火、安全、衛(wèi)生等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求 。 （ 3） 符合工業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃要求 。 （ 4） 原料、產(chǎn)品的裝卸設(shè)施、罐區(qū)等根據(jù)物料的性質(zhì)、數(shù)量、包裝及運(yùn)輸方式等條件，按不同類別相對集中布置，以便生產(chǎn)管理 。 （ 5） 結(jié)合場地條件，使外部交通運(yùn)輸與工廠內(nèi)部工藝流程相協(xié)調(diào) 功能劃分 。 本項(xiàng)目主要由以下內(nèi)容組成： （ 1） 生產(chǎn)區(qū) ： 氯氫化合成單元、三氯氫硅精餾、多晶硅還原單元、水電解制氫單元等 。 》 （ 2） 公用工程區(qū)： 冷凍、空分及空壓制氮站、循環(huán)水及消防水系統(tǒng)、三廢處理、車間變電所等 。 10 （ 3） 儲運(yùn)區(qū)：硅粉庫、中間罐區(qū)及產(chǎn)品倉庫、地秤 等 。 （ 4） 廠前區(qū)：辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、總變電所、綜合倉庫及維修等 。 總平面布置方案 根據(jù)總平面布置原則及項(xiàng)目組成，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件、外部交通運(yùn)輸情況，將廠前區(qū)、公用工程區(qū)、生產(chǎn)區(qū)及儲運(yùn)區(qū)按總平面布置原則及功能合理布置。為了滿足廠區(qū)發(fā)展的需要，一期 1500t/a 多晶硅生產(chǎn)裝置的一 側(cè)，預(yù)留二期 8500t/a 多晶硅生產(chǎn)裝置的用地，即全廠按 10000t/a 多晶硅生產(chǎn)能力進(jìn)行 總體規(guī)劃。全廠總征地 1500 畝，其中一期占地 556 畝 。 設(shè)計(jì)原則 （ 1） 滿足生產(chǎn)、運(yùn)輸與貨物裝卸等對高程的要求，使工廠有良好的運(yùn)輸條件 。 （ 2） 廠區(qū) 設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)與周圍綠地標(biāo)高及廠外道路標(biāo)高相協(xié)調(diào) 。 （ 3） 應(yīng)使場地雨水排除順暢 。 工廠運(yùn)輸 （ 1） 運(yùn)輸量 ： 本項(xiàng)目總運(yùn)輸量為 5850 噸／年，其中運(yùn)入為 3900噸／年，運(yùn)出為 1950 噸／年 。 （ 2） 運(yùn)輸方案及運(yùn)輸車輛 根據(jù)當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸條件，本項(xiàng)目貨物運(yùn)輸方式確定為鐵路 和 公路 相結(jié)合的運(yùn)輸方式 。 為 了對進(jìn)、出廠區(qū)的物料進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量，在廠區(qū)貨運(yùn)出入口設(shè) 60 噸無基坑數(shù)字型汽車衡一臺；考慮桶裝物料裝車的便利，配備 2 輛 2 噸的防爆叉車。本項(xiàng)目運(yùn)輸量全部依托運(yùn)輸公司，不足部分依靠社會運(yùn)輸力量解決，因此本項(xiàng)目不 新增運(yùn)輸車輛 。 、 土建工程 建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 ： （ 1） 嚴(yán)格執(zhí)行國家、行業(yè)、地方現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定。 （ 2） 在滿足工藝生產(chǎn)特性及設(shè)備布置要求的前提下，盡量使建、構(gòu)筑物做到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀、大方，并盡量做到因地制宜、就地取材、有利生產(chǎn)、方便生活。對建筑外觀力求簡潔、明快、線條流暢，尺度適 宜，并滿足建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能要求。注重環(huán)境協(xié)調(diào)和整體效果，以體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)形象為目標(biāo) 。 11 （ 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正常使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu) 安全等級為二級 。 （ 4） 有防火、防爆、防腐等要求的建、構(gòu)筑物，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，并盡量使設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，方便施工與管理 。 建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 （ 1） 本項(xiàng)目的主要生產(chǎn)裝置：氯氫化合成裝置、三氯氫硅精餾裝置、多晶硅還原裝置、尾氣回收裝置擬采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 。 （ 2） 輔助裝置、公用工程、生活及辦公設(shè)施將根據(jù)各自的功能需求采取磚混或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 。 對防火、防腐、防噪 、防塵及建筑物內(nèi)外裝修等問題的處理 。 （ 1） 防火：根據(jù)建筑生產(chǎn)類別和要求的不同，采用不同的建筑材料，以達(dá)到規(guī)范的要求。本工程建筑設(shè)計(jì)耐火等級均為二級及二級以上。尤其甲、乙類建、構(gòu)筑物（鋼平臺）需涂刷防火涂料、防腐涂料。防火分區(qū)的劃分按國家現(xiàn)行防火規(guī)范要求進(jìn)行 。 （ 2） 防腐：對于有防腐要求的建、構(gòu)筑物，進(jìn)行防腐處理。根據(jù)工藝所提腐蝕介質(zhì)的不同，采用相應(yīng)的防腐處理方法。液相腐蝕采用貼防腐塊材處理，氣相腐蝕采用防腐涂料處理 。 （ 3） 防噪、防塵：對于噪聲處理，采取隔音降噪方式，封閉噪聲源，增強(qiáng)建筑物的密閉性，采用塑 鋼窗和多孔磚墻，達(dá)到較好的隔聲效果。對于粉塵處理，除設(shè)備采取措施外，總體區(qū)域應(yīng)有一定的隔離、綠化，提高建筑物的內(nèi)部裝修，以利塵埃清除 。 （ 4） 建筑物內(nèi)外裝修：除辦公樓外，采用中等裝修標(biāo)準(zhǔn) 。 、 給水排水 概況 生產(chǎn)廢水經(jīng)本項(xiàng)目污水預(yù)處理裝置處理后排入園區(qū)污水處理廠。生活污水直接排至園區(qū)污水管網(wǎng)。生產(chǎn)凈下水及雨水收集后排至 園 區(qū)雨水管網(wǎng) 。 本項(xiàng)目為新建項(xiàng)目。 生活 用 水由 自 來 水 公司 供給 ； 工藝、生產(chǎn)用水水源來自 淮沭新河 ，經(jīng)項(xiàng)目凈水站處理后加壓 經(jīng)管網(wǎng)供給，供水壓力 ， 接入管徑分別為 DN300 和 DN80；消防用水由清水池供給，供水壓力 ，送到界區(qū)后經(jīng)加壓到 。 生活及生產(chǎn)廢水及初期雨水經(jīng)污水處理裝置處理后 ， 達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)與清凈 12 生產(chǎn)排水和清凈雨水重新排至市政管網(wǎng) 。 項(xiàng)目用水量及水源 （ 1） 項(xiàng)目用水量 ：生活用水 12m3/h，最大 20 m3/h；生產(chǎn) 用 水378 m3/h，最大 408 m3/h；循環(huán)冷卻水 10500 m3/h， 10920m3/h。 （ 1） 供水水源 ： 本項(xiàng)目各裝置生產(chǎn)用水由廠區(qū)自備水廠提供給廠區(qū)供水管網(wǎng)?？傆盟堪?390460 m3/h， 供水壓力 。 給水系統(tǒng)劃分 根據(jù)工程對水質(zhì)、水量的要求，結(jié)合擬建廠區(qū)供水條件，廠區(qū)內(nèi)給水系統(tǒng)分為；生活給水系統(tǒng)、生產(chǎn)給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng) 。 （ 1） 生活給水系統(tǒng) ： 生活給水主要是飲用 、辦公 沖洗、實(shí)驗(yàn)室、衛(wèi)生間 等 用水 ，可直接從廠區(qū)生活給水總管引入 。 （ 2） 生產(chǎn)給水系統(tǒng) ： 生產(chǎn)用水主要包含循環(huán)水補(bǔ)充水、生產(chǎn)設(shè)備密封和冷卻用水、工藝裝置和輔助裝置及公用工程設(shè)施的生產(chǎn)用水等，用水總量 378408m3/h。 從廠區(qū)自備水廠接入，管徑 DN300 引入擬建廠區(qū)，供水壓力 。 （ 3） 消防給水系統(tǒng) ： 遵照設(shè)計(jì)規(guī)范，本項(xiàng) 目消防用水量按同一時(shí)間內(nèi)一處火災(zāi)考慮，消防用水強(qiáng)度按 330L/s， 火災(zāi)延續(xù)供水時(shí)間 3小時(shí)。一次火災(zāi)消防總用水量為 3600M3， 供水壓力 ， 給水干管 DN350 兩根形成環(huán)形。為此需要建 4000 M3 消防水池，為節(jié)省投資，擬充分建清水池儲量（儲量 3000M3，此清水池與自備水廠有一 DN400 相連）但需從清水池處引兩根 DN450 管道，壓力維持現(xiàn)有 左右，在界區(qū)內(nèi)設(shè)消防加壓泵。消防增壓泵選用 XBD 消防水泵三臺（兩開一備），其性能為： Q=175L/s， H=， 配戶外型電機(jī) N＝ 160kw。 消防給水干管采用 DN350 焊接鋼管，管網(wǎng)布置成環(huán)狀。工藝生產(chǎn)主裝置區(qū)及罐區(qū)設(shè) SS150 室外地上式泡沫消火栓和室外消火栓箱，消火栓間距≤ 60m。 室內(nèi)、外消火口處均作減壓處理 ， 在工藝生產(chǎn)主裝置區(qū)四周設(shè)置高壓水炮 。 由于工藝裝置的塔系高度在 5070 米之間，消防設(shè)計(jì)考慮塔系的環(huán)管噴淋系統(tǒng)，噴頭需要一定的余壓。因此，塔系的環(huán)管噴淋系統(tǒng)單 13 獨(dú)另設(shè)管道泵增壓設(shè)施 。 （ 4） 泡沫消防系統(tǒng) ： 由于本項(xiàng)目含有三氯氫硅介質(zhì)，故需設(shè)固定式泡沫站一座，采用壓力式泡沫比例混合系統(tǒng)。選用抗溶性泡沫原液，混合比 6％ ，泡沫站的泡沫混合液最大 供應(yīng)強(qiáng)度按 64— 120L/S計(jì)，泡沫原液儲備 10 M3，由穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)供水制泡?；旌弦狠斔透晒懿捎?DN250 焊接鋼管，管網(wǎng)布置成環(huán)狀，設(shè) SS150 室外地上式泡沫消火栓和室外泡沫消火栓箱；泡沫消火栓間距 60m。 貯罐類設(shè)備還需設(shè)空氣泡沫發(fā)生器 。 （ 5） 夏季降溫噴淋冷卻系統(tǒng) ： 夏季三氯氫硅罐區(qū)需要降溫噴淋，用水量按 100m3/h， 供水壓力 計(jì)，設(shè)計(jì)采用噴淋水回收循環(huán)使用的系統(tǒng)進(jìn)行噴淋冷卻。故設(shè)循環(huán)水池一座，水池有效容積 V=400 m3， 選用液下泵二臺（一開一備），其性能為 Q=140 m3/h， H45m，N=37kW：水泵直接向罐區(qū)噴淋管供水，液下泵布置在水池上部 。 、 用 電 、 通訊 用 電 （ 1） 全廠用電負(fù)荷及負(fù)荷等級 本項(xiàng)目 1500 噸／年多晶硅工程總安裝容量為： 72020kW，工作功率為： 71000kW。 計(jì)算負(fù)荷如下： ①有功功率： ②無功功率： 14188KVar ③補(bǔ)償電容器： 20400KVar ④視在功率： 38880KVA ⑤功率因素： ⑥年耗電量： 240MKwh 本項(xiàng)目生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，自動化程度較高，生產(chǎn)過程中有易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，若突然停電可能 使生產(chǎn) 混亂，需要長時(shí)間才能恢復(fù)生產(chǎn)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。故 大部分用電負(fù)荷為二級負(fù)荷，事故照明、工藝裝置部分重要設(shè)備、主控制室電源、消防用電設(shè)備等為一級負(fù)荷，少數(shù)可間斷生產(chǎn)的輔助設(shè)施屬于三級負(fù)荷 。因此， 對供電電源及供電方案的可靠性要求較高 ，建議雙回路 供電 。 本項(xiàng)目訂購的還原爐，每臺配套有整流變壓器、雙向可控硅調(diào)功 14 器，為多晶硅廠的主要用電設(shè)備，擬采用 10kV 兩