【正文】 0 噸硅烷項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估報(bào)告 項(xiàng)目單位： 江西 景德半導(dǎo)體新材料 有限公司 景德鎮(zhèn)市工信節(jié)能工程有限公司 二〇一二年 十二 月 二十 日 主 要 編 制 人 員 姓 名 職 稱 研究方向 成岳 教授 材料化學(xué)專家 汪永清 教授 環(huán)境化學(xué)及材料工藝專家 夏光華 教授 環(huán)境材料產(chǎn)業(yè)化研究 王寶華 高級(jí)工程師 材料化學(xué)專家 汪和平 教授 熱能與工程專家 吳衛(wèi)兵 工程師 熱能與工程專家 王志忠 工程師 熱能與工程專家 目 錄 前 言 5 1 評(píng)估依據(jù) 7 節(jié)能評(píng)估報(bào)告編制依據(jù) 7 有關(guān)指導(dǎo)性文件 14 企業(yè)概況 2 項(xiàng)目的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 3 項(xiàng)目主要用能設(shè)備和供、用能系統(tǒng) 3 能源消耗平衡表 項(xiàng)目能源消費(fèi)對(duì)當(dāng)?shù)啬茉聪M(fèi)的影響 27 自控設(shè)備選擇 27 主要設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn) 35 其它設(shè)施能源利用狀況分析 40 能源管理及能源計(jì)量配備 44 9 附件 對(duì)擅自批準(zhǔn)項(xiàng)目建設(shè)或不按照節(jié)能審查批復(fù)意見建設(shè)的，要追究直接責(zé)任人的責(zé)任。 硅烷氣是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的材料，因?yàn)樗菍⒐璺肿痈街陔姵乇砻娴淖钣行Х绞?，通過(guò) 硅烷分解成硅和氫 得到 提純硅。同時(shí)利用 冷氫化處理還原 生產(chǎn)產(chǎn)生的 STC 和硅烷生產(chǎn)中產(chǎn)生的 STC。 遵照省工信委《江西省工業(yè)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查辦法》（試行）贛工信節(jié)能字 [20xx]378 號(hào)》 文件相關(guān)規(guī)定 ，必須編制獨(dú)立的節(jié)能評(píng)估報(bào)告書，因此 年產(chǎn) 500 噸硅烷 項(xiàng)目 必須進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備和工藝水平的節(jié)能評(píng)估。 （ 4）為節(jié)能監(jiān)察、監(jiān)督管理工作部門提供可靠的決策依據(jù)。公司總占地面積 637畝，目前產(chǎn)能為 1500噸 /年，遠(yuǎn)景目標(biāo)為建成 6000噸 /年多晶硅生產(chǎn)線。 項(xiàng)目基 本情況 項(xiàng)目由來(lái) 項(xiàng)目建設(shè) 背景和 必要性 硅烷是高科技領(lǐng)域必備的原材料。此后，硅烷被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體元器件、液晶顯示器、硅材料太陽(yáng)能電池等生產(chǎn)中。超純、超凈、超前是電子氣體發(fā)展的方向。這種狀況嚴(yán)重地制約著我國(guó)電子技術(shù)的發(fā)展，成為我國(guó)發(fā)展電子產(chǎn)業(yè)的桎梏之一。 同時(shí)，從公司個(gè)體角度看，年產(chǎn) 500噸硅烷項(xiàng)目是景新公司在一期項(xiàng)目基礎(chǔ)上的改造及擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目。 但目前光伏行業(yè)市場(chǎng)十分低迷。歐洲是全球光伏產(chǎn)品的最大應(yīng)用市場(chǎng)，也是中國(guó)光伏產(chǎn)品出口的主要地區(qū)，對(duì)于中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)而言，這就好比剛剛遭到颶風(fēng)襲擊，又突然遇上龍卷風(fēng)。 因此，考慮今后多晶硅生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢(shì)，我司同步計(jì)劃把硅烷 氣生產(chǎn)線進(jìn)行延伸，利用硅烷氣生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅，參與高端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。硅烷法工藝的副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境不會(huì)造成大的危害，屬于環(huán)境友好型多晶硅工藝 。硅烷法多晶硅中產(chǎn)生的硅粉可以用于澆鑄法多晶硅片產(chǎn)品中，解決了硅粉的利用問題。 硅烷 項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)分析 （ 1） 項(xiàng)目 通過(guò)歧化反應(yīng)生產(chǎn)硅烷氣， 轉(zhuǎn)化效率高， 整個(gè)過(guò)程是閉路，一方投入硅與氫，另一方獲得硅烷，因此排出物少，對(duì) 保護(hù) 環(huán)境有利，同時(shí)材料的利用率高 ，節(jié)約成本。 3臺(tái) 額定蒸發(fā)量 20T/h 燃汽鍋爐完全可以 滿足本項(xiàng)目蒸汽的使用；現(xiàn)行 110KV 和 10KV 的變電站可分別滿足公司和項(xiàng)目的供電需求，供水能力為 4500t/h 的水廠滿足擴(kuò)建裝置所需。塔頂冷凝器使用循環(huán)水即可換熱，節(jié)約了深冷能耗。 20 項(xiàng)目 建設(shè)規(guī)模及內(nèi)容 本工程利用 現(xiàn)有水 、 電、蒸汽 等 配套 公用設(shè)施， 整個(gè)項(xiàng)目按照500 t/a高純硅烷氣 規(guī)模實(shí)施，主體工藝流程 包括硅烷氣生產(chǎn)和 四氯化硅冷氫化。 項(xiàng)目 工藝方案 選擇 工藝 流程 比較 簡(jiǎn)述 硅烷氣生產(chǎn)工藝 選擇 a、金屬氫化物工藝該方法的典型代表是美國(guó)的 MEMC 公司。該方法的主要反應(yīng)有 : Si+MgMg2Si Mg2Si + NH4Cl一一一一〉 SiH4+MgCl2+6NH3 c 、氯硅烷歧化反應(yīng)法，此法利用如下氯硅烷的合成和歧化反應(yīng)來(lái)獲得硅烷 : Si + 2H2 + 3SiC14=4SiHCl3 6SiHCl3=3SiH2Cl2 + 3SiC14 4SiH2Cl2=2SiH3Cl + 2SiHCl3 3SiH3Cl=SiH2Cl2 + SiH4 整個(gè)過(guò)程是閉路，一方投入硅與氫，另一方獲得硅烷，因此排出物少，對(duì) 保護(hù) 環(huán)境有利，同時(shí)材料的利用率高。利用氯硅烷歧化反應(yīng)法生產(chǎn)硅烷氣同時(shí)也兼顧了一期西門子生產(chǎn)工藝，與我公司一期裝置相互呼應(yīng)兼容，大大節(jié)約項(xiàng)目投資成本，生產(chǎn) 工藝流程 22 圖如下 （圖 1） ： 將 TCS 導(dǎo)入第一臺(tái)反應(yīng)精餾塔，該塔在常規(guī)填料塔上部裝有一催化填料部分。 TCS 反歧化反應(yīng)器的主要產(chǎn)物為 DCS、 STC及未反應(yīng)的 TCS（雖然在此過(guò)程中會(huì)形成部分硅烷），該反應(yīng)精餾工藝將大部分 TCS 留在塔中繼續(xù)反應(yīng)。該反應(yīng)精餾工藝將大部分 DCS 留在塔中繼續(xù)反應(yīng)。塔頂主要產(chǎn)物硅烷，塔底含有 DCS 及其他成分，循環(huán)回到第二臺(tái)反應(yīng)精餾塔。當(dāng)不能達(dá)到建議距離時(shí)使用工程設(shè)計(jì)方案補(bǔ)足。 包括一個(gè)罐裝系統(tǒng)，槽罐尺寸通常為 47升（ 12KG）和 470 升（ 120KG）。 尾氣回收及處理 ： 尾氣通過(guò)一系列冷凝器以冷凝氯硅烷。淋洗后的氣體放大氣。 提純后的四氯化硅經(jīng)過(guò)加壓、預(yù)熱后送至四氯化硅汽化器，汽化后的四氯化硅氣體經(jīng)過(guò)加熱器進(jìn)一步加熱至 500550℃送至氫化反應(yīng)器中。其主要反應(yīng)方程式如下： 3SiCl4（氣） + 2H2（氣） +Si(固 )= 4SiHCl3(氣 ) Si（固） +2SiCl4 （氣） + H2（氣） +HCl（氣）＝ 3SiHCl3 反應(yīng)后的氯硅烷混合氣體經(jīng)過(guò)急冷除塵系統(tǒng)，以除去反應(yīng)氣體中夾帶的細(xì)微硅粉顆粒，同時(shí)降低反應(yīng)氣體溫度 。 1級(jí)粗餾塔釜得到含高沸點(diǎn)雜質(zhì)的粗四氯化硅，送入 2級(jí)粗餾塔進(jìn)行進(jìn)一步提純。 氫化反應(yīng)產(chǎn) 生的熱量由 90℃的高溫?zé)崴畮ё撸邷責(zé)崴謩e進(jìn)入反應(yīng)器鐘罩夾套、反應(yīng)器底盤、視鏡、頂部法蘭，對(duì)其進(jìn)行冷卻。 硅粉 連續(xù) 加入，流化床反應(yīng) ，可以連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)（單條線可以做到 5 萬(wàn)噸以上 TCS 產(chǎn)能） ； 單位 電耗低 （ ） ； STC 轉(zhuǎn)化率高 （一般 25%左右、最高可達(dá) 30%） ； TCS 成本較低（ 2500 元 /噸 TCS）； Si、 Cl 消耗低，三廢處理量小，環(huán)保壓力低（ Si： ， Cl：）； 國(guó)內(nèi) 、外工藝已經(jīng)成熟， 運(yùn)行業(yè)績(jī) 較多 。 與冷氫化配套新建一條 3萬(wàn)噸精餾裝置 本項(xiàng)目 精餾考慮和 3萬(wàn)噸的冷氫化裝置配套，利用耦合技術(shù)，蒸汽消耗大幅降低，裝置處理能力大，操作彈性大。原料取材方便，后處理容易，同時(shí)具備配套的公用工程及運(yùn)輸條件，生產(chǎn)十分便利。 年產(chǎn) 500 噸硅烷 項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估 報(bào)告 書 4 能源流向圖如下（圖 4） 圖 4 項(xiàng)目能源流向圖 項(xiàng)目主要能源消耗結(jié)構(gòu) 本項(xiàng)目采用氯硅烷歧化法生產(chǎn)硅烷氣，原輔料主要為硅粉、氯硅烷以及 液堿。 熱損失 蒸汽 電力 天然氣 硅烷生產(chǎn)、 STC冷氫化及精餾提純 空壓機(jī) 空調(diào) 水泵 燃?xì)忮? 爐 余熱回收 年產(chǎn) 500 噸硅烷 項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估 報(bào)告 書 5 項(xiàng)目所需的能源消耗主要為電、水、 天燃?xì)?等能源。 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)表列于表 2， 表 2 主要能源消耗量 對(duì)比 現(xiàn)有熱氫化 能源名稱 數(shù)值 折煤系數(shù) 折標(biāo)煤（噸） 項(xiàng)目實(shí)施前 天然氣（萬(wàn) m3） 電（萬(wàn) kwh） 軟水（ 萬(wàn) 噸） 168 合計(jì) 24308 冷氫化 能源名稱 數(shù)值 折煤系數(shù) 折標(biāo)煤（噸） 項(xiàng)目實(shí)施后 天然氣（萬(wàn) m3） 1275 電（萬(wàn) kwh） 2976 軟水（ 萬(wàn) 噸） 170 合計(jì) 19963 項(xiàng)目通過(guò)實(shí)施冷氫化后， 生產(chǎn)每噸 /TCS 需配套 冷氫化處理 裝置電耗從 1823kwh 降低為 992kwh，電力消耗下降 46%，天然氣消耗從460 m3/t 下降為 425m3/t，同比熱氫化工藝生產(chǎn)下降 8%，配套 3萬(wàn)噸/TCS 規(guī)模冷氫化裝置綜合能耗同比原工藝熱氫化下降 %，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 4345 噸。 公用工程狀況 工廠內(nèi) 水、電 、蒸汽 等公用工程設(shè)施完善，且均有富余， 同時(shí)該裝置在廠的總體規(guī)劃中，現(xiàn)有的 水、電 、蒸汽 公用工程設(shè)施能滿足 改建 裝置的需要， 無(wú)需另外新建配套水、電 、蒸汽 裝置。 此項(xiàng)目主要通過(guò) 380V 常規(guī) 年產(chǎn) 500 噸硅烷 項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估 報(bào)告 書 18 動(dòng) 力電變配電站與供電 10KV 網(wǎng)線連接，能滿足項(xiàng)目供電需求；景德鎮(zhèn)水資源豐富，水資源供應(yīng)主要依托昌江和南河支流，項(xiàng)目所用水由廠區(qū)自來(lái)水管網(wǎng)系統(tǒng)供給。由此可見，項(xiàng)目能源消費(fèi)對(duì)當(dāng)?shù)啬茉聪M(fèi)沒有影響。 生活污水經(jīng)化糞池處理后，就近排入廠區(qū)污水排水管道。 （ 3）廢渣治理 主要來(lái)自 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的為 二氧化硅及硅酸鹽 。 （ 5） 環(huán)境管理 加強(qiáng)日常環(huán)保管理工作 ，定期對(duì)有關(guān)環(huán)保設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。 項(xiàng)目新建硅烷生產(chǎn)主裝置、冷氫化處理系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)，共用變配電、循環(huán)水、中控分析室及辦公樓、原料倉(cāng)庫(kù)、成品倉(cāng)庫(kù)、門衛(wèi)及廠區(qū)道路等， 項(xiàng)目充分利用廠內(nèi)水電氣基礎(chǔ)設(shè)施，減少投資，節(jié)約成本。 冷氫化處理 裝置布置在 原先熱氫化 車間 ，各公輔設(shè)施分別位于各自功能區(qū)域內(nèi)，分工明確，布置整齊。區(qū)域內(nèi) 項(xiàng)目主要原料可由本公司現(xiàn)有裝置及部分新建裝置通過(guò)管道輸送至本裝置，原 材 料供給方便，可最大限度利用廠區(qū)現(xiàn)有資源、設(shè)施 。因?yàn)楣柰顨怏w沒有腐蝕性而三氯氫硅具有較強(qiáng)的腐蝕性，所以硅烷法工藝對(duì)工藝管道和設(shè)備的要求比三氯氫硅法低，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的總投資比三氯氫硅法低 。 另外 本工程 主要 配套 3萬(wàn)噸 TCS冷氫化裝置，淘汰舊熱氫化裝置，該裝置 主要 特點(diǎn) 表現(xiàn)在： 反應(yīng)溫度低（ 500550℃）、 電耗 低（ kWh/k