【文章內(nèi)容簡介】 我國多晶硅原料 95％以上依賴進口，我國的硅單晶材料快速發(fā)展，但關(guān)鍵的多晶硅原材料的自給能力卻很低， 2020 年國內(nèi)只生產(chǎn)了不到 80 噸的多晶硅，但卻消耗了近 2280 噸的多晶硅， 96％以上由國外高價進口，致使我國半導(dǎo)體硅單晶材料工業(yè)陷入了受制于外國的尷尬、被動局面。進口多晶硅原料價格飛漲，嚴重影響硅材料企業(yè)生存，由于國際半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展，以及兩次海灣戰(zhàn)爭造成的國際石油價格暴漲的能源危機，日、美、歐各國紛紛立法促進硅太陽能電池的生產(chǎn)和應(yīng)用，造成了對半導(dǎo)體級高純多晶硅的巨大需求，也客觀上促使國際多晶硅短缺 、 緊俏及價格暴漲。與兩年前相比，區(qū)熔和直拉單晶硅用的多晶硅價格上漲了近一倍，太陽能用多晶硅價格漲了 3 倍多。 雖然我國硅料工業(yè)起步較早 (20 世紀 50 年代 )，但由于生產(chǎn)規(guī)模小、工藝技術(shù)落后、環(huán)境污染嚴重、消耗大、成本高，絕大部分企業(yè)因虧損而相 繼停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。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。專家預(yù)計， 2020年我國用于太陽能電池生產(chǎn)的硅料需求量將達到 4365噸， 2020年為 。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)的進一步發(fā)展。 開發(fā)利用綠色潔凈能源 —— 太陽能已經(jīng)成為當今世 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。地 球上的所有能量，都來自于太陽源源不斷的能量供應(yīng)，有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，太陽向地球每秒鐘所送達的能量相當于 500萬噸煤。人們最早利太陽能，是將它轉(zhuǎn)換成 熱 能加以利用，后來光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，使太陽能轉(zhuǎn)化為電能，以致使太陽能的利用領(lǐng)域得到了擴展。早在 50 年代，第一個實用 性 硅太陽能電池在美國貝爾實驗室誕生。不久被用于人造衛(wèi)星發(fā)電系統(tǒng)上。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)。盡管如此，太陽能電池在地面上的應(yīng)用，卻一直沒得到廣泛重視，在 70 年代， 世界出現(xiàn)了第一 次 “石油危機”之時，地面大規(guī)模應(yīng)用太陽能發(fā)電，才 被 列 上許多國家的議事日程。當初，太陽能發(fā)電主要使用的是單晶硅太陽能電池。進入 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。近十幾年來，隨著人類對單晶硅材料光伏效應(yīng)（使光能轉(zhuǎn)化為 電能 ）的發(fā)現(xiàn)，人們又將逐步將硅材料用于太陽能發(fā)電，為 硅材料的應(yīng)用擴大了范圍，成為硅材料的又一重點應(yīng)用領(lǐng)域。用硅材料（單晶硅、多晶硅）制造太陽能電池發(fā)電，是發(fā)展現(xiàn)代能源工業(yè)的重要領(lǐng)域之一，且不產(chǎn)生任何污染，呈現(xiàn)出日益誘人的 發(fā)展前景。 綜上所述，該項目的建設(shè)是必要的。 項目建設(shè)的可行性 （ 1） 符合國家產(chǎn)業(yè)政策 《 中華人民共和國可再生能源法 》 第十七條 規(guī)定 ， “ 國家鼓勵單位和個人安裝和使用太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能供熱采暖和制冷系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等太陽能利用系統(tǒng) 。 ” ，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。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 13 根據(jù)國家發(fā)改委 《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄 (2020 年本 )》鼓勵類“ 二十四 信息產(chǎn)業(yè) 第 38 條： 6 英寸及以上單晶硅、多晶硅及晶片制造” ，該項目產(chǎn)品為直徑 150mm 多晶硅棒，符合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展要求。 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。 （ 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。由于各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同；進而對應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標、產(chǎn)品質(zhì)量指標、用途、產(chǎn)品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有技術(shù)特點和技術(shù)秘密，總的來說，目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能、約占世界總產(chǎn)能的 80％。 改良西門子法多晶硅生產(chǎn)的西門子工藝，其原理就是在 1100℃ 左右的高純硅芯上用高純氫還原高純?nèi)葰涔瑁啥嗑Ч璩练e在硅芯上。改良西門子工藝是在傳統(tǒng)西門子工藝的基礎(chǔ)上，同時具備節(jié)能、降耗、回收利用生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生的大量 H HCI、 SiCI4等副產(chǎn)物以及大量副產(chǎn)熱能的配套工藝。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。 本項目采用 改良西門子工藝生產(chǎn)多晶硅，從技術(shù)上是可行的。 （ 3） 當?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 。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)。 本項目生產(chǎn)所需原料為三氯氫硅，市場供應(yīng)充足。 綜上所述，山東鼎昌 硅業(yè)科技發(fā)展 有限公司年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目，可發(fā)揮原料、技術(shù)、公用工程、場地等方面的諸多優(yōu)勢，能為企業(yè)增加新的產(chǎn)品，增加企業(yè)的抗風險能力，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 項目投資及分析 如表 21 所示， 本項目總投資 21087 萬元， 其中建設(shè)投資 19142 萬元，流動資金為 1945 萬元； 年均凈利潤 22361 萬元，所得稅后項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率為 %，稅后投資回收期為 年（含建設(shè)期）。 表 21 主要財務(wù)評價數(shù)據(jù)指標匯總表 序號 項目 單位 數(shù)值 備注 一、 基本數(shù)據(jù) 其中外匯 20萬美元 1 總投資 萬元 21087 建設(shè)投資 萬元 19142 建設(shè)期利息 萬元 流動資金 萬元 1945 2 報批投資 萬元 19726 3 項目資本金 萬元 19726 4 年均營業(yè)收入 萬元 44638 5 年均總成本費用 萬元 14242 6 年均增值稅 萬元 5822 7 年均營業(yè)稅金及附加 萬元 582 8 年均利潤總額 萬元 29814 9 年均息稅前利潤（ EBIT） 萬元 29851 10 年均所得稅 萬元 7454 11 年均凈利潤 萬元 22361 二、 經(jīng)濟評價指標 1 項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率（稅前） % 基準值 12% 2 項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率（稅后） % 3 項目投資財務(wù)凈現(xiàn)值（稅前） 萬元 170825 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 15 4 項目投資財務(wù)凈現(xiàn)值（稅后） 萬元 125501 5 項目投資回收期（稅前） 年 6 項目投資回收期（稅后） 年 7 項目資本金財務(wù)內(nèi)部收益率 % 基準值 13% 8 總投資收益率（ ROI） % 9 資本金凈利潤率（ ROE） % 本項目各項經(jīng)濟指標均好于行業(yè)基準值，有很好的經(jīng)濟效益，而且有很大的利潤增值空間，投資回報好，因此在經(jīng)濟上是可行的 ，且符合國家項目資本金有關(guān)政策 。 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。 電力：該公司所用的電 力全部為外購，主要用于生產(chǎn)系統(tǒng)及所屬配套辦公、生活設(shè)施使用。 電耗年綜合用電 kWh，由當?shù)毓╇姽倦娋W(wǎng)供給。 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 。 本項目年綜合用水量 50000噸，其中生產(chǎn)用水 42800 噸。生產(chǎn)用水主要來源于廠區(qū)內(nèi)的自備水井 。 項目能源消費狀況 供 配電 項目設(shè)備 新增電氣容量 為 17250kW， 考慮該項目生產(chǎn)的連續(xù)性和易燃易爆特點，需新建 2 回 110kV 架空供電線路，在廠區(qū)新建 110kV/10kV 變電站一 座， 10kv/ 變電所三 座 。 由于系統(tǒng)采用還原爐導(dǎo)熱油熱量回收技術(shù)，回收余熱能滿足生產(chǎn)用熱需要并有富余，因此本項 目僅需考慮非正常生產(chǎn)工況下的用熱需要，需設(shè)一臺開工用導(dǎo)熱油加熱器 ，擬 用電力加熱 作為裝置開工用 。 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。 由于還原尾氣回收后尾氣中的氯硅烷遇水即水解為二氧化硅和氯化氫，成為酸性水溶液，需要用石灰水 中和，中和處理后成為無害廢水，實 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 17 現(xiàn)達標排放。雨水和生活污水可經(jīng)收集過濾后進入石灰水中和池，作為自然蒸發(fā)補充用水。 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。該工藝成熟、生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、可靠，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的多晶硅生產(chǎn)工藝。 “改良西門子法”還原尾氣回收過程中物料不接觸水，相對于“傳統(tǒng)西門子法”的“濕法回收”而言，稱之為“干法回收” 。干 法回收主要是利用還原尾氣中氫氣、氯化氫、三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅等各組分物理化學性質(zhì)的差異，通過溶解吸收，吸收 — 脫吸，吸附 — 脫附等化工操作實現(xiàn)各組分的分離，并重新利用。 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。 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。 （ 2） 主要用能設(shè)備 本項目主要裝置有：主裝置和輔助裝置二部分。 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)。 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)。 本項目核心設(shè)備為還原爐，選用 12 對棒還原爐。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 18 其他設(shè)備包括塔類：提純塔為篩板塔，吸收塔、脫吸塔為填料塔。 熱（冷）換熱設(shè)備：換熱器多為列管式換熱器 U 形換熱器。 儲罐容器類：主要為盛裝氯硅烷的容器和氣體緩沖罐。 主要工藝設(shè)備見表 。 干法回收設(shè)備見表 。 提純設(shè)備見表 。還原設(shè)備見表 。 表 主要工藝設(shè)備一覽表 設(shè)備類 單位 數(shù)量 備注 反應(yīng)器類 （還原設(shè)備） 臺 8 塔類 座 7 容器類 臺