【導讀】集體企業(yè)—始建于1973年的城陽鎮(zhèn)農(nóng)修廠改制而成的民營企業(yè)。便利，地理位置優(yōu)越，現(xiàn)為國家中一型企業(yè)，國際質(zhì)量體系認證企業(yè)，信鐵塔造、安裝；建筑機械；農(nóng)用機械；礦用儀器制造、銷售等。企業(yè)總資產(chǎn)，2020年全年總產(chǎn)值達到，銷售。收入，利稅5421萬元。主要產(chǎn)品有10～50OKV輸電線路鐵塔、廣。列入輸電鐵塔一級合格供應商名單。公司技術(shù)力量雄厚，人才儲備充足。擁有機械制造和鋼結(jié)構(gòu)工程專。公司多年來始終堅持，“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的發(fā)展戰(zhàn)。客戶為關(guān)注焦點，不斷提煉核心企業(yè)精神―“建興精神”。硅材料是第一大電子功能材料。我國多晶硅原料80％以上依賴進口，和太陽能光伏電池材料陷入了受制于外國的尷尬、被動局面。大大帶動多晶硅需求的增加。項目建成后，將推動電子信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)在莒縣。的發(fā)展，為我國經(jīng)濟建設起到促進作用。律、法規(guī)及節(jié)能標準對該項目的合理用能進行評估。極配合，在此表示感謝！報告書中不足之處在所難免，敬請批評指正。

　　

【正文】 27 化氫、氯硅烷等，通過活性炭吸附器吸附，氯化氫、氯硅烷等大分子物質(zhì)首先被吸附下來，從而凈化了氫氣。時間可以通過程序控制，吸附飽和后的活性炭進行脫附再生，控制一定的溫度并通氫氣吹趕，被活性炭吸附的氯化氫、氯 硅烷等可以脫附出來，從而實現(xiàn)了活性炭吸附器的重復利用。 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。 鼓泡淋洗塔中不被吸收的氣體，經(jīng)過還原尾氣壓縮機壓縮，壓力由常壓升至 ，經(jīng)過壓縮氣 吸收氣換熱器、壓縮氣過冷氣冷卻后，冷凝下來的氯硅烷返回氯硅烷貯 罐，不凝低溫氣體進入吸收塔，其中絕大部分氯化氫、三氯氫硅、四氯化硅在吸收塔內(nèi)被低溫四氯化硅（貧液）吸收下來，吸收了氯硅烷、氯化氫的四氯化硅成為富液，進入富液貯罐。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)進入緩沖罐，然后進行處理和外賣。脫吸后的四氯化硅稱之為貧液，溫度為 144℃，經(jīng)過貧液水冷器、一級貧富液換熱器、二級 貧富液換熱器、三級貧富液換熱器、貧液過冷器降溫至 50℃，進入吸收塔重新利用。 吸收塔內(nèi)不被吸收的氣體主要是氫氣，其中含有微量的氯硅烷、氯化氫，為進一步凈化氫氣，采用活性炭吸附器吸附氫氣中的雜質(zhì)；三個活性炭吸附器通過時間程序控制，分別進行吸附、再生、降溫。在吸附過程中，活性炭吸附下氫氣中微量的氯硅烷、氯化氫雜質(zhì)，通過帶式過濾器過濾掉 28 碳粉后，送到 100立方純氫儲罐，供還原等工序使用。再生過程對吸附飽和的活性炭吸附器加熱、通氫氣吹趕，氯硅烷、氯化氫隨氫氣經(jīng)過過濾器過濾掉炭粉后重新返回鼓泡淋洗塔鼓泡淋洗。降溫過程 是對再生后高溫（ 190℃）活性炭吸附器通冷導熱油進行降溫。 該工序能耗主要為 導熱油吸收的還原爐余熱和電力。 多晶 硅還原 ： 電解 氫氣 或干法回收的高純 氫氣， 經(jīng)導熱油換熱器加熱至 700℃后，在氣體分布板后與經(jīng)提純凈 化后的三氯氫硅 在混合罐內(nèi)均勻鼓泡，三氯氫硅蒸發(fā)，氫氣與 三氯氫硅 混合，此時控制混合罐壓力 ，溫度 20℃，并控制氫氣與 三氯氫硅 氣體摩爾比為 10： 1，混合氣體出混合罐后在氣 氣換熱器內(nèi)與 550℃的還原尾氣進行熱交換，升溫至 400℃左右后進入還原爐，在 1050℃的硅芯發(fā)熱體表面發(fā)生還原反應， 氣體中所含的硅將在熱硅棒上還原沉積 生長多晶硅， 直至熱硅棒的直徑達到要求為止。反應后尾氣經(jīng)過氣 氣換熱器后進入干法回收系統(tǒng)。 在還原爐內(nèi)混合氣體在硅芯發(fā)熱體表面經(jīng)過約 12 天的生長周期長成合乎要求的熱硅棒。熱硅棒經(jīng)冷卻后即多晶硅棒，每爐次的多晶硅棒經(jīng)過取樣檢測后，按照不同用戶的要求進行切割、滾磨、破碎、清洗、烘干等加工處理后，最后進行真空包裝。 該工序能耗為電力，同時輸出導熱油吸收的余熱用于其他供需加熱。 29 主要 生產(chǎn)工藝簡圖 工藝 的技術(shù)特點 干法還原尾氣回收： 1955 年，西門子公司成功開發(fā)了利用氫氣還原 三氯硅烷（ SiHCl3）在硅芯發(fā)熱體上沉積硅的工藝技術(shù)，并于 1957年開始了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，這就是通常所說的西門子法。 西門子法中還原尾氣采用濕法回收工藝， 由于“濕法回收”中采用水洗來除去氫氣中氯化氫、氯硅烷，在損失氯化氫、氯硅烷同時，增加了廢水的處理量，并且水分及水中、空氣 中的雜質(zhì)進入到氫氣中，污染了氫氣，必須另外采用氫氣純化干燥裝置將其純化干燥后才能重新返回系統(tǒng)利用。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。 因此 在 西門子法工藝的基礎上，通過增加還原尾氣干法回收系統(tǒng)、 SiCl4氫化工藝，實現(xiàn) 了閉路循環(huán)，于是形成了改良西門子法 —— 閉環(huán)式 SiHCl3氫還原法。 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 30 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。 還原爐導熱油冷卻：由于多晶硅生產(chǎn)過程中各種物料要反復經(jīng)過多次加熱、冷卻過程，如對 生產(chǎn)中余熱資源進行合理利用，則可以大大降低能耗。還原爐能耗占生產(chǎn)能耗 60%，因此對還原爐余熱進行利用是余熱利用的主要環(huán)節(jié)，還原爐用導熱油冷卻后，吸收還原爐熱量的導熱油用于加熱氫氣，以及進入精餾塔等加熱物料，實現(xiàn)了余熱回收利用， 根據(jù)實際的運行經(jīng)驗，還原過程的 50％的余熱得到再次利用，使得單位電耗大幅度下降，同時 由于 還將使全廠的用水量下降大約 60％。 設備能效指標核算 供電系統(tǒng) 該項目生產(chǎn)裝置為連續(xù)性生產(chǎn)，屬易燃易爆的生產(chǎn)場所，為保證用電安全，用電負荷為一、二級負荷，由兩個獨立電源供電，當一 個電源故障，另一個電源可滿足生產(chǎn)一、二級負荷的要求。 項目供電采用二路 110kV 架空線路供電，廠內(nèi)建 110kv/10kV 變電站一座 和 10kv/ 變電所 三座 對生產(chǎn)供電。 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、污染嚴重及難實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)問題 。 在變壓器選型方面符合節(jié)能要求。 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， 31 ，使補償后功率因數(shù)不小于 。符合國家節(jié)能要求。 干法回收 設備 干法回收設備主要 由 換熱裝置、吸收裝置、儲存裝置和輸送設備 組成。吸收裝置主要有 鼓泡淋洗塔、吸收塔、脫吸塔、活性炭吸附器 、 高效氫氣過濾器 等；換熱裝置主要有 鼓泡氣氣換熱器、鼓泡塔氯硅烷換熱器、壓縮氣吸收氣換熱器、壓縮氣過冷器、貧液水冷器、一級、二級貧富液換熱器、貧液過冷器、脫吸塔頂冷凝器、脫吸塔再沸器、導熱油水換 熱器 等；儲存裝置有 還原尾氣緩沖罐、氯硅烷儲罐、富液儲罐、二氯二氫硅儲罐、吸收塔出口緩沖罐、吸附后純氫儲罐 等；輸送設備有 氯硅烷循環(huán)屏蔽泵 、 富液循環(huán)屏蔽泵 、 冷油循環(huán)屏蔽泵 等。為提高吸收效率，在鼓泡洗淋塔還采用尾氣壓縮機提高尾氣壓力提高吸收效果。 通過采用以上設備，干法回收系統(tǒng) 達到了 氫氣回收率 100%、 氯硅烷回收率 100%、 氯化氫回收率 100%，充分回收了尾氣中的氫氣和氯硅烷，并進行了重復利用，同時減少了廢棄的排放，既降低了物耗能耗，用減少了對環(huán)境的污染。 多晶硅還原設備 （ 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Φ 150mm，硅芯長度 可達 ，單臺年產(chǎn)量為 40t，符合大規(guī)模生產(chǎn)的要求。 （ 2） 導熱油循環(huán)冷卻技術(shù) :還原爐中高溫硅棒表面向爐壁輻射的熱， 由還原爐夾套循環(huán)的導熱油帶出來，高溫熱油經(jīng)不同途徑釋放熱能后，再回到還原爐夾套，循環(huán)往復，可回收還原過程 50％以上的副產(chǎn)熱能，保證了硅棒產(chǎn)品直徑誤差不超過數(shù)毫米。由 12 對棒大直徑還原爐與導熱油循 32 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／ kgSi 降 250kW h／ kgSi 以下。 多晶硅還原設備采用 12 對棒大型節(jié)能還原爐，同時采用導熱油循環(huán)冷卻裝置，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，合理利用了還原爐余熱，減少了電耗，提高了電能利用率。 控制系統(tǒng) 項目采用 DCS全數(shù)字集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對 生產(chǎn) 負荷、 溫度、壓力、流量等運行參數(shù)的監(jiān) 測，自動控制調(diào)整 運行工況 。 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 。 該系統(tǒng)是目前先進的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對設備的自動控制，同時可以進行一機多控操作，實行微機控制，具有較高的穩(wěn)定性。 絕熱 結(jié)構(gòu) 項目絕熱材 料 DN≥ 350 采用復合硅酸鹽卷氈外包鍍鋅鐵皮， DN≤ 350采用防水型復合硅酸鹽管殼外包鍍鋅鐵皮 。保冷材料選用改性聚丙烯酰胺發(fā)泡外包鍍鋅鐵皮。保溫和保冷材料的選取以及外防護材料的選取符合節(jié)能要求。 其他設備 制冷機組選型為 jjzvLGF234Dz 全自動經(jīng)濟器氟螺桿式壓縮機組 ； 制氫機組選型為 QCNB100/ 型氫氣純化裝置 ； 制氮機組選型為BGpN29132+NCHa120變壓吸附制氮機組。 以上設備的選用生產(chǎn)裝置為當前先進的裝置，具有運行效率高，能耗低的優(yōu)點，選型符合節(jié)能要求。 能效指標核算 年 綜合能耗核算 33 多晶硅生產(chǎn)耗電 項目 新增用電負荷為 17250kW，全年生產(chǎn)用電為 ，折合標煤 。 耗水 項目 全年 用水量 50000噸 ， 單位多晶硅水耗為 t/kg。 綜合能耗 項目綜合能耗為 噸標準煤。 新增項目的產(chǎn)值 能 耗 新增項目萬元工業(yè)產(chǎn) 值綜合能耗 ： 247。 44638 萬元 =（當量值） 新增項目 萬元工業(yè) 產(chǎn) 值取水量 ： 50000t247。 44638萬元 =通過以 上核算可以看出，項目實施后，單位產(chǎn)品綜合能耗為，單位產(chǎn)品耗新鮮水量為 ；萬元工業(yè)產(chǎn)值綜合能耗為 （當量值）；萬元工業(yè)總產(chǎn)值取水量為 。 34 第五章 節(jié)能措施分析 節(jié)能措施 1. 采用先進技術(shù) 為了從根本上解決多晶硅生產(chǎn)中物耗高、能耗高、成本高、污染嚴重及難實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)問題， 本項目采用了 “ 導熱油循環(huán)冷卻技術(shù)、大型節(jié)能還原爐、還原尾氣干法回收 ” 等 節(jié)能 技術(shù)。 導熱油循環(huán)冷卻技術(shù) ： 還原爐中高溫硅棒表面向爐壁輻射的熱， 由還原爐夾套循環(huán)的導熱 油帶出來，高溫熱油經(jīng)不同途徑釋放熱能后，再回到還原爐夾套，循環(huán)往復，可回收還原過程 50％ 以上的副產(chǎn)熱能，保證了硅棒產(chǎn)品直徑誤差不超過數(shù)毫米。 12 對棒大直徑還原爐與導熱油循環(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一 500kW h／ kgSi 降 200~250kW h／ kgSi 以下。導熱油循環(huán)冷卻技術(shù)，為開發(fā)大型節(jié)能還原爐創(chuàng)造了條件，進而導熱油循環(huán)冷卻技術(shù)與大型節(jié)能還原爐配套投產(chǎn)，使多晶硅產(chǎn)品的能耗大幅度降低。 還原爐尾氣干法回收 :多晶硅還原尾氣中的 H HCl、 SiHCl SiCl4等成分， 經(jīng)加壓、冷卻到一定的條件后， 其中的 SiHCl SiCl4 被冷凝分離