【正文】 1 第一章 概 述 項目概況 項目名稱： 年產(chǎn) 200噸 電子級 多晶硅項目 建設(shè)性質(zhì)： 新建項目 項目申報 及建設(shè)單位： 山東鼎昌硅業(yè)科技發(fā)展有限公司 企業(yè)性質(zhì)： 私營有限責(zé)任公司 建設(shè)單位法定代表： 厲啟頌 建設(shè)地點： 山東省日照市 莒縣城 北工業(yè)園區(qū)內(nèi) 建設(shè)內(nèi)容： 年產(chǎn) 200 噸 電子級 多晶硅 （ 年產(chǎn)量 太陽能級 可達(dá) 300噸） 項目及與其配套的公用工程設(shè)施。商代為古幕國，春秋時期為 莒國 ，漢代為 城陽國 ,莒故城為莒地區(qū)歷代政治，經(jīng)濟(jì)，文化中心，是山東省重點文物保護(hù)單位和歷史文化名城。莒縣有沭河等大小河流 26 條，有青峰嶺等大中小型水庫 226座，水資源充足。廣播電視蓬勃發(fā)展，已并入全省有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)普遍建起了電視差轉(zhuǎn)臺。 公司技術(shù)力量雄厚，人才儲備充足。綜合生產(chǎn)加工鐵塔能力達(dá)到 4萬噸，公司擁有鋼材、螺栓理化試驗、無損探傷等檢驗、測量、試驗設(shè)備 100余臺套，能有效對原材料、產(chǎn)品和生產(chǎn)過程質(zhì)量進(jìn)行控制。 產(chǎn)品為直徑 150mm，長度 2200mm多晶硅棒 。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 10 1994 年全世界太陽能電池的總產(chǎn)量只有 69MW，而 2020 年就接近1200MW，在短短的 10 年里就增長了 17 倍。能夠大規(guī)模地實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的材料 96％以上仍然是硅材料。若不以自主知識產(chǎn)權(quán)改變國 內(nèi)多晶硅的生產(chǎn)現(xiàn)狀，我國硅料工業(yè)受制于國際市場的狀況將無法改變，這將危及我國光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)初，太陽能發(fā)電主要使用的是單晶硅太陽能電池。 因此發(fā)展多晶 硅產(chǎn)業(yè)是符合 國家產(chǎn)業(yè)政策要求。 （ 3） 當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)條件滿足項目 建設(shè) 要求 本項目選址在日照市莒 縣城北工業(yè)園 區(qū) 山東鼎昌鐵塔制造有限公司廠區(qū) 內(nèi) ，東臨新亞歐大陸橋堡日照港，西靠國家級旅游風(fēng)景區(qū)浮來山，膠新鐵路相伴， 206國道為臨，交通 便利，土地平整，視野開闊，緊靠 110KV 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 14 變電站 ， 電源接入方便 。 電耗年綜合用電 kWh，由當(dāng)?shù)毓╇姽倦娋W(wǎng)供給。雨水和生活污水可經(jīng)收集過濾后進(jìn)入石灰水中和池，作為自然蒸發(fā)補充用水。 主裝置包括三氯氫硅提純系統(tǒng)、干法回收系統(tǒng)、多晶硅還原系統(tǒng)。 提純設(shè)備見表 。 表 35 各耗能工質(zhì)消耗表 序號 名稱 單位 消耗量 備注 1 循環(huán)冷水 t/h 200 2 凈化壓縮空氣 Nm3/min 4 3 氮氣 Nm3/min 4 間斷 4 氫氣 Nm3/min 5 軟化 純水 t/h 20 通過計算，各工序電耗核算見表 36。 三氯氫硅提純 ： 三氯氫硅 提純是利用原料中各組分揮發(fā)性的差異而使之分離的一種操作，通過提純塔把 三氯氫硅 、四氯化硅及其他雜質(zhì)氯化物加熱至沸騰，揮發(fā)性強即沸點低的組分如 三氯氫硅 首先蒸發(fā)，其在氣相中的濃度高于液相中的濃度。 加壓冷凝：從鼓泡淋洗塔出來的不溶性氣體，里面含有少量的三氯氫硅、四氯化硅，若在常壓下把其冷凝出來需要很低的冷卻溫度和大量能量，采取加壓冷凝的方法，三氯氫硅、四氯化硅可在較高的溫度下按照相平衡的規(guī)律幾乎全部冷凝下來，從而大量降低能源消耗。通過富液屏蔽泵輸送，富液經(jīng)過三級貧富液換熱器、二級貧富液換熱器、一級貧富液換熱器與貧液換熱升溫后，進(jìn)入脫吸塔，控制一定溫度（塔釜 144℃）和壓力（塔頂 ），氯化氫以氣體進(jìn) 入緩沖罐，返回三氯氫硅合成系統(tǒng)重新利用，二氯二氫硅以液態(tài)進(jìn)入緩沖罐，然后進(jìn)行處理和外賣。反應(yīng)后尾氣經(jīng)過氣 氣換熱器后進(jìn)入干法回收系統(tǒng)。 采用干法回收工藝，還原尾氣中的各組分幾乎可以 100％分離回收， 由 于 整 個系統(tǒng)是閉路循環(huán)，不 引 入新的污染源 ， 故回收各組分品質(zhì)穩(wěn)定， 可直 接返回系統(tǒng)重新利用，從而提 高 了收率 ， 減少了消 耗。 在無功補償方面， 10kV側(cè)采用還原爐電氣系統(tǒng)配套的無功補償裝置，使補償后功率因數(shù)不小于 。由 12 對棒大直徑還原爐與導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)，使多晶硅產(chǎn)品直接電耗由傳統(tǒng)西門子工藝的 450kW h~500kWh／ kg 絕熱 結(jié)構(gòu) 項目絕熱材料 DN≥ 350 采用復(fù)合硅酸鹽卷氈外包鍍鋅鐵皮， DN≤ 350采用防水型復(fù)合硅酸鹽管殼外包鍍鋅鐵皮 。 保證了生產(chǎn)裝置的安全操作、平穩(wěn)運行，可大大提高產(chǎn)品質(zhì) 量和產(chǎn)量 。 多晶硅還原設(shè)備 （ 1） 大型節(jié)能還原爐 ： 12 對棒大型節(jié)電還原爐生產(chǎn)多晶硅直徑可達(dá)Φ 150mm，硅芯長度 可達(dá) ，單臺年產(chǎn)量為 40t，符合大規(guī)模生產(chǎn)的要求。 在變壓器選型方面， 選用 S1016000kVA（ 110kV），和 S111250kVA（ 10kV）， 還原爐變壓器選用 單臺配電容量為 2270kVA 多 晶硅專用調(diào)壓變壓器 ， 該變壓器能夠合理調(diào)整 多晶硅還原工序隨結(jié)晶過程帶來的電阻變化引起的加熱熱功率變化，保證了結(jié)晶 溫度 ， 解決了多晶硅生產(chǎn)中物耗高、能耗高、成本高、污染嚴(yán)重及難實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)問題 。濕法回收工藝消耗大、收率低，從而增加了整個多晶硅生產(chǎn)成本。 該工序能耗主要為 導(dǎo)熱油吸收的還原爐余熱和電力。 來自還原車間的尾氣（包括氫氣、氯化氫、二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅），經(jīng)過鼓泡氣氣換熱器冷卻后，進(jìn)入鼓泡淋洗塔，用氯硅烷循環(huán)屏蔽泵數(shù)佛那個的低溫氯硅烷鼓泡淋洗，還原尾氣中大部分四氯化硅、三氯氫硅絕大部分被溶解吸收后，返回氯硅烷貯罐供氯硅烷循環(huán)屏蔽泵使用，富裕氯硅烷通過氯硅烷輸送泵送往 干法精餾工序。 該工序能耗主要為導(dǎo)熱油吸收的還原爐余熱和電力。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 24 第四章 項目工藝、技術(shù)、設(shè)備能效指標(biāo) 項目主要 生產(chǎn)工藝 多晶硅的制備工藝過程是元素硅的提純過程，它是將 2 個 “9” 的工業(yè)硅提純到 7～ 11個 “9” 的高純硅 ，多晶硅的生產(chǎn)主要有改良西門子法、硅烷法和流化床法等方法，其中改良西門子法具有 工藝技術(shù)成熟、安全性高、產(chǎn)品純度滿足微電子工藝需要等優(yōu)點，世界新建多 晶硅生產(chǎn)裝置絕大多數(shù)采用改良西門子法。 制氮機組選型為 BGpN29132+NCHa120 變壓吸附制氮機組。 主要工藝設(shè)備見表 。 采用改良西門子法，其特點為閉路循環(huán)系統(tǒng)，采用節(jié)能型大還原爐、干法回收等技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量高，原輔材料及電力消耗大為降低，每生產(chǎn) 1公斤多晶硅的單耗與國內(nèi)目前水平相 比，各項單耗都大幅度降低。 供 水 新增項目由于采用干法還原尾氣回收和還原爐導(dǎo)熱油冷卻余熱利用技術(shù)，使水的消耗量大大降低， 項目建設(shè)所在地地下水資源豐富， 擬新建取水量 1000m3/h水井兩口，足以滿足生產(chǎn)和 消防等用水需要。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 16 第三章 能耗指標(biāo)及分析 能源消費構(gòu)成 該項目 能源消費結(jié)構(gòu) 為電力 和水。目前世界上絕大部分廠家均采用改良西門子法生產(chǎn)多晶硅。 ” ，該項目的建設(shè)為太陽能光伏電池的制造提供了產(chǎn)品原料。迄今為止，太空中成千的飛行器，都裝備了太陽能發(fā)電系統(tǒng)。到 2020年我國 只剩下峨眉半導(dǎo)體材料廠和洛陽單晶硅有限公司兩家生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)能力僅為 100 噸 /年，且能滿足太陽能電池生產(chǎn)需要的硅 料實際產(chǎn)量只有 80 噸。 世界多晶硅主要生產(chǎn)企業(yè)有日本的 Tokuyama、三菱、住友公司、美國的 Hemlock、 Asimi、 SGS、 MEMC 公司，德國的 Wacker 公司等，其年產(chǎn)能絕大部分在 1000 噸以上，其中 Tokuyama、 Hemlock、 Wacker 三個公司生產(chǎn)規(guī)模最大，年生產(chǎn)能力均在 3000－ 5000噸。按純度要求不同，分為電子級和太陽能級。為 完成“十一五” 期間 年均降 耗指標(biāo) ， 到 2020 年，萬元生產(chǎn)總值能耗 將 下降到 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，降低 23%。擁有 3600平方米四個高標(biāo)準(zhǔn)車間和魯南地區(qū)最大的熱浸鍍鋅生產(chǎn)線。 公司現(xiàn)占地 80畝，建筑面積38298 平方米，員工 400人，其中各類工程技術(shù)人員 108名。衛(wèi)生機構(gòu)齊全，醫(yī)療設(shè)施先進(jìn)，縣屬兩處醫(yī)院均達(dá)到二級甲等醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)。盛產(chǎn)小麥 、水稻 、 玉米 、 豆類 、 薯類，以及花生 、 桑蠶 、 茶葉 、 西瓜等，蘋果 、銀杏 、 板栗 、 桃 、 柿 、 杏等干鮮果亦十分豐富，是全國糧食 、 油料 、果品 、 蔬菜 、 生豬 、 肉食兔等重要生產(chǎn)基地。早在中生代第四紀(jì)中期，莒地就是植物茂盛 .晡乳動物蕃生 .古人類繁衍的地方。 根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》和《山東省節(jié)約能源條例》等有關(guān)規(guī)定，受 山東 鼎昌 硅業(yè)科技發(fā)展 有限公司 的委托，我 院 依照有關(guān)法律、法規(guī)及節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對該項目的合理用能進(jìn)行評估。 硅材料 是第 一大電子功能材料 。 公司現(xiàn)占地 80畝，建筑面積 38298 平方米，員工 400人，其中各類工程技術(shù)人員 108名。 公司技術(shù)力量雄厚，人才儲備充足。到 2020年底國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能達(dá)到 300MW，實際能形成的產(chǎn)量約為 110MW，需要多 晶硅 1400 噸左右，預(yù)測到 2020 年太陽能電池產(chǎn)量達(dá) 300MW，需要多晶硅保守估計約 4200噸，因此太陽能電池的生產(chǎn) 也 將大大帶動多晶硅需求的增加 。 能源消耗量： 電 kWh/年 ， 水 50000噸 /年。 悠久的歷史，孕育了燦爛的莒文化。 莒縣南靠兗石鐵路，北近膠濟(jì)鐵路，中有膠新鐵路，東臨日照港。第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，已形成較現(xiàn)代化的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，有大型商場，娛樂中心 10 余處，有設(shè)施完備的涉外賓館酒樓 15處，可為中外朋友提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。擁有機械制造和鋼結(jié)構(gòu)工程專 業(yè) 高級工程師 12人，中級技術(shù)職稱人員 96名，中專以上學(xué)歷的人員占 員 工的 40％。 公司秉承“以人為本、誠信經(jīng)營”的管理理念，以市場為導(dǎo)向，以客戶為關(guān)注焦點，不斷提煉核心企業(yè)精神 ― “建興精 神” 。 項目必要性和可行性分析 項目建設(shè)的必要性 多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。專家預(yù)測太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一 。正由于硅材料對信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)的特殊地位，各發(fā)達(dá)國家 才 將硅材料作為特殊的戰(zhàn)略材料，嚴(yán)格控制技術(shù)轉(zhuǎn)讓，并壟斷全球硅材料市場。 開發(fā)利用綠色潔凈能源 —— 太陽能已經(jīng)成為當(dāng)今世 界能源的主流，太陽能是地球上取之不盡，用之不竭的綠色潔凈能源， 是大自然賜于我們?nèi)?年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 12 類的無窮無盡的寶貴財富。進(jìn)入 80 年代中期，環(huán)境繼能源之后，又成為國際社會普遍關(guān)注的焦點之一，人類又把目光集中到解決這兩個問題的交叉點 —— 太陽能光伏發(fā)電上，從而大大加速了開發(fā)利用 太陽能的 工業(yè)步伐。 （ 2） 技術(shù)上可行 從國際多晶硅主要技術(shù)特征來看，多種生產(chǎn)工藝路線并存，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)封鎖、壟斷局面不會改變。交通方便，原輔材料、水、電供應(yīng)條件好，環(huán)境適宜，有利于多晶硅生產(chǎn)。 水：該公司的 生產(chǎn)用 水全部來源于該公司的自備 水井，經(jīng)深井泵輸送到各車間，辦公、生活用 水由 自來水 公司供給 。 生產(chǎn)工藝、設(shè)備 （ 1）生產(chǎn)工藝的選擇 本項目采用目前國內(nèi)外普遍采用的改良西門子土藝，也就是三氯氫硅與純氫的還原條件下，在 1050℃硅芯發(fā)熱體表面沉積、生長多晶硅。 輔助裝置包括制氫站、制氮站、制冷站、循環(huán)水站、 純水站、 熱能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。還原設(shè)備見表 。 表 36 各工序電耗核算 表 一、制氮電耗 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 1 每分鐘氮耗量 Nm3/min 4 2 負(fù)荷運行系數(shù)