【正文】 ? 出爐： 工業(yè)硅的出爐就是爐內(nèi)發(fā)生的液態(tài)硅經(jīng)爐口放出。有間斷出爐和連續(xù)出爐兩種方式。采用不同的出爐方式，對(duì)工業(yè)硅的生產(chǎn)率和工業(yè)硅的質(zhì)量等有不同程度的影響。 間斷出爐是在爐內(nèi)的液態(tài)硅達(dá)到一定數(shù)量后，定期打開爐眼，液態(tài)硅在短時(shí)間內(nèi)放出，然后在堵上爐眼。 連續(xù)出爐多用在大型爐熔煉過程中，爐內(nèi)反應(yīng)生成的硅液經(jīng)爐眼連續(xù)流出，爐眼是經(jīng)常開著的。這樣電爐內(nèi)硅的過熱程度小，揮發(fā)損失少，電極容易深埋，對(duì)改善熔煉過程和提高產(chǎn)量有利。 ? 澆鑄： 連續(xù)出爐的企業(yè)直接是邊出爐邊流入錠模成型冷卻。間斷出爐時(shí)，要把從爐內(nèi)流入抬包中的硅液在澆鑄到鑄鐵圍成的錠模中。為保證鑄鐵模澆鑄時(shí)不致熔化，鑄鐵磚是由添加其他耐高溫合金的材料鑄成，有一定的厚度。根據(jù)工業(yè)硅破碎、包裝的需要，對(duì)一般用途的工業(yè)硅，澆鑄的厚度通常是 100～ 150mm。根據(jù)每爐硅液的產(chǎn)量，澆鑄前可調(diào)整錠模的尺度，以保證錠模能容納足量的工業(yè)硅。 六、氫氣的制備和凈化（ V5300） ： 氫氣在多晶硅廠中一般是通過電解水法生產(chǎn)。在電解水過程中，由電解槽陰極生成的氫氣導(dǎo)入氫氣總管，送到氫氣處理工序。 ?堿性電解槽 電解槽是電解水制氫設(shè)備的核心，是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地方，在電解小室的陰、陽電極上分別制的氫氣和氧。堿性電解槽是最古老、最成熟、最經(jīng)濟(jì)的電解槽，易于操作，目前仍在廣泛使用。見圖所示： 圖：堿性電解槽原理示意圖 堿性電解槽主要由電源、電解槽箱體、電解液、陰極、陽極和橫膈膜組成。通常電解液都是氫氧化鉀溶液（ KOH），濃度為 20%30%，橫膈膜主要由石棉組成，主要起分離氣體的作用，而兩個(gè)電極則主要由金屬合金組成。電解槽工作溫度 70100℃ ，壓力為 100— 3000KPa。在陰極。兩個(gè)水分子（ H2O）被分解為兩個(gè)氫離子（ H+）和兩個(gè)氫氧根離子（ OH） ,氫離子得到電子生產(chǎn)氫原子，并進(jìn)一步生產(chǎn)氫分子（ H2），而那兩個(gè)氫氧根離子則在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫膈膜，到達(dá)陽極，在陽極失去兩個(gè)電子生產(chǎn)一個(gè)水分子和 1/2個(gè)氧分子。陰、陽極的反應(yīng)如下： 陰極： 2H2O+2e→H 2+2OH 陽極： 2OH→1/2O 2+2e ? 聚合物薄膜電解槽 堿性電解槽結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，價(jià)格較便宜，比較適合用于大規(guī)模的制氫，缺點(diǎn)是效率不夠高，約 70%～ 80%。為了進(jìn)一步提高電解槽的效率，開發(fā)出了聚合物薄膜電解槽（ PEM）和固體氧化物電解槽。聚合物薄膜電解槽是基于離子交換技術(shù)的高效電解槽，它的工作原理如圖所示。 PEM電解槽主要也是由兩電極和聚合物薄膜組成，質(zhì)子交換膜通常與電極催化劑成一體化結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，以多孔的鉑材料作為催化劑結(jié)構(gòu)的電極是緊貼在交換膜表面的。薄膜由一種聚四氟乙烯的陽離子交換膜組成，包含有 SO3H,水分子在陽極被分解為氧和氫，而 SO3H很容易分解成 SO32和 H+,H+和水分子結(jié)合成 H3O+,在電場作用下穿過薄膜到達(dá)陰極，在陰極生成氫， PEM電解槽不需電解液，只需純水，比堿性電解槽安全、可靠。 使用質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)具有化學(xué)穩(wěn)定性、高的質(zhì)子傳導(dǎo)性、良好的氣體分離性等優(yōu)點(diǎn)。由于較高的質(zhì)子傳導(dǎo)性， PEM電解槽可以工作在較高的電流下，從而增大了電解效率。并且由于質(zhì)子交換薄膜薄，減小了電阻損失，也提高了系統(tǒng)的效率。目前 PEM電解槽的效率可以達(dá)到 85%或以上，但由于在電極處使用鉑等貴重金屬，聚四氟乙烯的陽離子交換膜也是很昂貴的材料，故PEM電解槽目前還很難投入大規(guī)模的使用。 ? 固體氧化物電解槽 固體氧化物電解槽從 1972年開始發(fā)展起來，目前還處于早期發(fā)展階段。由于工作在高溫下，部分電能由熱能代替，效率很高，并且成本也不高，其基本原理見下圖。 高溫水蒸氣進(jìn)入管狀電解槽后，在內(nèi)部的負(fù)電極處被分解為 H+和 O2,H+得到電子生成 H2，而 O2則通過電解質(zhì) ZrO2到達(dá)外部的陽極，生成 O2。固體氧化物電解槽目前是三種電解槽中效率最高的，并且反應(yīng)的廢熱可以通過汽輪機(jī)、制冷系統(tǒng)等利用起來，使得總效率達(dá)到 90%，但由于工作在高溫下（ 1000℃ ）也存在著材料和使用上的一些問題。 、儲(chǔ)存和運(yùn)輸 ? 氫氣的凈化： ①氫氣的凈化方法、系統(tǒng)的安排與操作 常用的氫氣凈化方法有兩種：鈀合金擴(kuò)散法、催化脫氧及吸附干燥法。鈀合金擴(kuò)散法是國內(nèi)外凈化氫氣比較先進(jìn)的方法，但是鈀合金膜設(shè)備材料稀缺、成本高，而且使用鈀合金膜時(shí)，氫氣仍需先預(yù)凈化，這種方法的應(yīng)用不廣泛。催化脫氧及吸附干燥法是比較經(jīng)濟(jì)以被廣泛應(yīng)用的一種方法。 ② 凈化方法和流程 凈化方法和流程應(yīng)當(dāng)根據(jù)所用的工業(yè)氫氣中的雜質(zhì)種類及其具體情況和生產(chǎn)的要求來確定，同時(shí)還要確定凈化劑及其用量、凈化設(shè)備及數(shù)量。由于氫氣純度的要求，所用的各種凈化劑必須是高純度的，凈化效果要好，不與氫氣反應(yīng)，不消耗氫氣，有較高的凈化處理量，凈化速度快，能連續(xù)使用，便于火花和再生。凈化劑的安裝順序一般是先脫氧而后除水，一般凈化器必須要有兩套設(shè)備，一套使用，一套再生或備用，凈化設(shè)備應(yīng)當(dāng)簡單，管道盡可能短、管道接口處必須密封。 ③ 凈化劑的使用、活化與再生 各種凈化劑要求一定的使用條件：如溫度、壓力等。在使用中不但要控制使用條件，而且還要注意其他各種影響因素以及長期使用凈化能力是否減弱或失效，是否需要再生。在使用中，嚴(yán)禁空氣吸入凈化系統(tǒng)。當(dāng)有降溫、降壓、斷氫或停氫時(shí)，首先應(yīng)保證系統(tǒng)為正壓。新裝的凈化劑由于在空氣中氧化或吸水，使用前應(yīng)進(jìn)行活化。再生方法與再生程度決定于凈化劑的性質(zhì)，再生的程度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)凈化劑性能與用量、吸水量等條件確定，一般以徹底除去雜質(zhì)為原則。 ④ 工藝流程圖 原 H2 阻火器 除油器 NiCr催化 水冷器 加熱器 硅膠 硅膠 水冷器 鈀催化 粗 H2用戶 分子篩 粗過濾 精過濾 純 H 2 圖： 氫氣凈化工藝流程圖 凈化工藝流程原理：利用氫和氧在 NiCr催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為水，然后通過各種吸附劑將水等雜質(zhì)吸附，并通過過濾器除去氫氣中的固體微粒，從而達(dá)到提純氫氣的目的。 ⑵ 氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸 ① 管道氫氣的輸送： 可以像天然氣一樣，用遠(yuǎn)距離管道輸送。按氣體擴(kuò)散定律，氫氣在管道中的流速將是甲烷的 3倍。所以將來如果用氫氣代替天然氣作常規(guī)燃料氣，單位時(shí)間管道輸送來的能量基本不變，但壓送氫氣的壓縮機(jī)要求 3倍于天然氣的壓縮功率才行。此外管道氫氣運(yùn)送對(duì)泄漏問題要求更嚴(yán)格。 ② 高壓氣瓶運(yùn)輸： 氫氣可以在 150～ 400atm下裝盛在氣體鋼瓶中，以壓縮氣體形式運(yùn)輸。這種技術(shù)已經(jīng)得到充分發(fā)展，比較方便可靠，但效率是極低的。一只 30kg重的氣體鋼瓶在 150atm下僅能裝盛 1kg氫氣，在400atm下也僅能裝 。氫氣重量在運(yùn)物工具重量中只占 2%～ 4%，所以氫氣的運(yùn)輸成本是昂貴的。這種技術(shù)僅適用于運(yùn)輸少量氫氣運(yùn)用于氫氣價(jià)格不占很重要比例的場合。 ③ 液氫的存儲(chǔ)：將氫氣冷卻到 253℃ ，即可呈液態(tài)，然后，將其儲(chǔ)存在高真空的絕熱容器中。液氫儲(chǔ)存工藝首先用于宇航中，其儲(chǔ)存成本較貴，安全技術(shù)也比較復(fù)雜?，F(xiàn)在一種間壁間充滿中孔微珠的絕熱容器已經(jīng)問世。這種二氧化硅的微珠直徑約為 30～ 150181。m，中間是空心的，壁厚1～ 1181。m的鋁。由于這種微珠熱導(dǎo)率極小，其顆粒又非常細(xì)，可完全抑制顆粒間的對(duì)流換熱；將部分鍍鋁微珠（一般約為 3%～ 5%）混入不鍍鋁的微珠中可有效地切斷輻射傳熱。這種新型的熱絕熱容器不需抽真空，其絕熱效果遠(yuǎn)優(yōu)于普通真空的絕熱容器，是一種理想的液氫儲(chǔ)存罐，美國宇航局已廣泛采用這種新型的儲(chǔ)氫容器。 氫氣是易燃易爆氣體，氫氣與空氣混合到一定比例，形成爆炸氣體，遇到微火源（含靜電和撞擊打火），就會(huì)引起嚴(yán)重的爆炸。在多晶硅生產(chǎn)中，確保制氫、用氫安全是頭等大事。為此，在本次安全教育中特制訂：氫氣安全操作規(guī)程，望每位使用和生產(chǎn)氫氣的員工嚴(yán)格遵守。 《 氫氣安全技術(shù)操作規(guī)程 》 ? 制氫、用氫人員，必須強(qiáng)化安全意識(shí)，牢固樹立安全第一的思想，認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度，切實(shí)做好安全生產(chǎn)工作。 ?電解水制氫操作人員必須經(jīng)過嚴(yán)格訓(xùn)練，應(yīng)真正掌握電解水制氫設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)、性能和操作方法，經(jīng)考試合格后方可上崗。 ?任何人員不得攜帶火種進(jìn)入制氫室。制氫和沖灌人員工作時(shí)，不可穿戴易產(chǎn)生靜電的化纖服裝及帶釘?shù)男鳂I(yè)，以免產(chǎn)生靜電和撞擊起火。 ? 制氫人員必須嚴(yán)格按電解水制氫規(guī)程制氫，開機(jī)后不得遠(yuǎn)離制氫室，應(yīng)注意巡視制氫設(shè)備工作情況，做到嚴(yán)密監(jiān)視和控制各運(yùn)行參數(shù)，如有異常，立即處理，不允許帶故障運(yùn)行。 ?每次開機(jī)必須做氫氣純度分析，純度達(dá)不到%，應(yīng)立即停機(jī)巡查檢修。 ?使用壓縮氫氣灌瓶時(shí)，鋼瓶內(nèi)氫氣不得全部用完，瓶內(nèi)氣壓不低于 ,以防空氣進(jìn)入瓶內(nèi)。新購氫氣瓶、長期存放的鋼瓶和放空氫氣瓶，必須經(jīng)過抽真空或充氮?dú)庵脫Q后方可使用。應(yīng)定期進(jìn)行氫氣瓶技術(shù)檢驗(yàn)，每三年檢驗(yàn)一次。 ? 連續(xù)開機(jī)制氫、使用氫氣開展有償服務(wù)時(shí)，必須以保證業(yè)務(wù)使用的前期下開展，不得超負(fù)荷長時(shí)間運(yùn)行。一般應(yīng)停留在一檔（電流不超過100A）。 ?必須嚴(yán)格按照電解水制氫管理辦法和操作規(guī)程，對(duì)設(shè)備進(jìn)行隨機(jī)維護(hù)和定期檢修，做到日檢查、月維護(hù)、年檢修，并建立維護(hù)檢修檔案。 ?制氫室及其周圍必須嚴(yán)防煙火，并設(shè)“嚴(yán)禁煙火”醒目標(biāo)志，配備滅火器材。制氫室必須通風(fēng)良好，以防泄漏出的氫氣滯留室內(nèi)形成爆炸氣體。室內(nèi)燈具、電源線和開關(guān)必須符合防爆要求。 ?制氫室處在雷暴多發(fā)地區(qū)、高地或不在避雷范圍的應(yīng)設(shè)避雷裝置。 ⑴為防止靜電，設(shè)備必須良好接地，定期檢查接地線，確保接地牢固可靠，每年測試一次接地電阻，其阻值不大于 4Ω。 ⑵制氫室內(nèi)不得存放易制爆物品和影響制氫操作的一切雜物，嚴(yán)禁金屬物體放在電解槽上，以免引起短路。 七、液氯的汽化工藝技術(shù)（ V5400） ： 利用液氯汽化量隨溫度升高而升高的特性，通過調(diào)節(jié)鋼瓶溫度與閥門開啟度得大小，從而達(dá)到控制氯氣壓力的目的。汽化就是使物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程。 ： 液氯鋼瓶 匯流排 小緩沖罐 HCL合成崗位 堿池 圖：液氯汽化工藝流程圖 ： ?行車：一般是電動(dòng)單梁起重機(jī)。 ?匯流排：是將數(shù)個(gè)氣瓶分組匯合后進(jìn)行減壓，再通過主管道輸送至使用終端的系統(tǒng)設(shè)備，主要用于中小型氣體供應(yīng)站及其他適用場所。 ?液氯鋼瓶：用以儲(chǔ)存和運(yùn)輸液氯。鋼瓶外套有橡膠圈防止碰撞。 ?小緩沖罐：用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，防止產(chǎn)生脈沖，起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量的作用。 ?堿池：用于處理應(yīng)急事故使用，一般為石灰水池。 ： 先選用一組鋼瓶按順序開啟瓶閥、匯流排上控制閥、緩沖罐進(jìn)氣閥、出氣閥，進(jìn)入到 HCI合成崗位的大 CI2緩沖罐壓力在一定范圍即可，壓力不足時(shí)，可多開瓶或用水淋洗液氯鋼瓶，有助于液氯汽化，一直到鋼瓶液氯用完（用手摸鋼瓶底面不冰手即液氯用完）。 ? 生產(chǎn)安全規(guī)則： ①液氯應(yīng)符合 GB5138～ 5139中規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其中純度 ≥%，含水 ≤%。 ②氯氣總管中含氫 ≤%。氯氣液化后尾氣含氫應(yīng)≤%。 ③液氯的充裝壓力不得超過 。 ④采用壓縮空氣充裝液氯時(shí)，空氣含水應(yīng) ≤%。采用液氯汽化器充裝液氯時(shí)，只許用水加熱汽化器，不準(zhǔn)使用蒸汽直接加熱。 ⑤液氯儲(chǔ)罐、計(jì)量槽、汽化器中液氯充裝量不得超過全容積的 80%。 ⑥嚴(yán)禁將液氯汽化器中的液氯充入液氯鋼瓶。 ⑦ 液氯汽化器、預(yù)冷器及熱交換器等設(shè)備，必須裝有排污裝置和污物處理設(shè)施，并定期檢查。 ⑧為防止氯壓機(jī)或納氏泵的動(dòng)力電源斷電，造成電解槽氯氣外泄，必須采取下列措施之一。 ●配備電解槽直流電源與氯壓機(jī)、納氏泵動(dòng)力電源的聯(lián)鎖裝置； ●配備氯壓機(jī)、納氏泵動(dòng)力電源斷電報(bào)警裝置； ●在電解槽與氯壓機(jī)、