【正文】 保溫和保冷材料的選取以及外防護(hù)材料的選取符合節(jié)能要求。 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(yùn)行，可大大提高產(chǎn)品質(zhì) 量和產(chǎn)量 。 控制系統(tǒng) 項目采用 DCS全數(shù)字集散控制系統(tǒng)。Si 以下。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 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。為提高吸收效率，在鼓泡洗淋塔還采用尾氣壓縮機(jī)提高尾氣壓力提高吸收效果。 干法回收 設(shè)備 干法回收設(shè)備主要 由 換熱裝置、吸收裝置、儲存裝置和輸送設(shè)備 組成。 在無功補(bǔ)償方面， 10kV側(cè)采用還原爐電氣系統(tǒng)配套的無功補(bǔ)償裝置，使補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于 。 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 。 設(shè)備能效指標(biāo)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(fù)荷為一、二級負(fù)荷，由兩個獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個電源故障，另一個電源可滿足生產(chǎn)一、二級負(fù)荷的要求。 還原爐導(dǎo)熱油冷卻：由于多晶硅生產(chǎn)過程中各種物料要反復(fù)經(jīng)過多次加熱、冷卻過程，如對生產(chǎn)中余熱資源進(jìn)行合理利用，則可以大大降低能耗。 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。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。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 28 主要 生產(chǎn)工藝簡圖 工藝 的技術(shù)特點(diǎn) 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。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(jìn)行切割、滾磨、破碎、清洗、烘干等加工處理后，最后進(jìn)行真空包裝。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)。 該工序能耗主要為 導(dǎo)熱油吸收的還原爐余熱和電力。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。 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(jìn)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 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 27 炭吸附器通過時間程序控制，分別進(jìn)行吸附、再生、降溫。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。 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。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 26 活性炭吸附脫附：從吸收脫吸系統(tǒng)中分離出來的氫氣中含有微量的氯化氫、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。加壓冷凝后的不凝氣體主要是氫氣、氯化氫、二氯二氫硅，采用四氯化硅作為吸收劑，其中大量的氯化氫、二氯二氫硅在加壓低溫條件下被四氯化硅溶解吸收，氫氣分離出來。 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。 該工序能耗主要為導(dǎo)熱油吸收的還原爐余熱和電力。 第一組精餾產(chǎn)品經(jīng)第二組精餾三、四塔進(jìn)一步連續(xù)提純，控制一定的溫度、壓力、回流比 ，精餾三塔塔頂出低沸物，送往原料罐，塔釜出中間 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 25 產(chǎn)品（如 三氯氫硅 、四氯化硅等）進(jìn)入精餾四塔，精餾四塔塔頂出精餾產(chǎn)品送往還原工序，塔釜出高沸物送往原料罐。經(jīng)過如此多次反復(fù) 部分氣化和冷凝，最終在氣相中得到較純的易揮發(fā)的低沸點(diǎn)組分如 三氯氫硅 ，而在液相中得到較純的難揮發(fā)的高沸點(diǎn)組分如四 氯 化 硅 。 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(qiáng)即沸點(diǎn)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。 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(diǎn)，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。 綜合能耗 核算 能耗 綜合核算 見表 38 。 表 37 每周期 及年耗電 耗核算 表 序號 耗電工序 電負(fù)荷， kW 負(fù)荷系數(shù) 運(yùn)行功率， kW 每周期運(yùn)行時間 ,h 每周期電耗， kWh 1 還原工序電耗 18160 12712 288 3661056 2 壓縮空氣電耗 200 120 288 34560 3 制氮電耗 48 48 288 13824 4 制氫電耗 360 360 288 103680 5 制冷電耗 258 181 288 52038 6 制純水電耗 40 40 288 11520 7 其他工序電耗 300 240 288 69120 每周期合計 13701 3945798 年產(chǎn)品周期按 20 核算，年電耗合計 78915954 年耗電折標(biāo)準(zhǔn)煤（按 ） ,tce 多晶硅產(chǎn)量核算 本項目產(chǎn)品為直徑 150mm，長為 2200mm的太陽能級多晶硅棒， 還原爐為 12 對棒加熱電極，單爐產(chǎn)量為 多晶硅棒，根據(jù)多晶硅密度為，單爐產(chǎn)量為 。 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?dú)? 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。 制氮機(jī)組選型為 BGpN29132+NCHa120 變壓吸附制氮機(jī)組。 制冷機(jī)組選型為 jjzvLGF234Dz 全自動經(jīng)濟(jì)器氟螺桿式壓縮機(jī)組。 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 27 換熱器類 臺 30 風(fēng)機(jī) 臺 20 泵 臺 10 其它設(shè)備 臺 14 表 干法回收設(shè)備 明細(xì) 表 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格 負(fù)荷， kW 1 還原尾氣緩沖罐 Φ 1800 4380 V = 10m3 2 鼓泡氣氣換熱器 Φ 500 2300 F = 3m3 3 鼓泡琳洗塔 Φ 1400 7000 4 氯硅烷儲罐 Φ 1400 3380 V= 4m3 5 氯硅烷循環(huán)屏蔽泵 Q = 15m3 / h H = 45m 10 6 鼓泡塔氯硅烷換熱器 Φ 500 2300 F = 3m3 7 氫壓機(jī) LW 9 / 一 0. 6 200 8 壓縮氣吸收氣換熱器 Φ 500 2300 F = 30m3 9 壓縮氣過冷器 Φ 700 2500 F =40m3 10 吸收塔 Φ 377 8154 11 富液儲罐 Φ 1200 2050 V =2m3 12 富液循環(huán)屏蔽泵 Q = 15m3/ h H = 45m 10 13 貧液水冷器 Φ 1200 1880 F = 8m3 14 一級貧富液換熱器 Φ 450 2074 F = 18m3 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項目 節(jié)能評估報告 19 15 二級貧富液換熱器 Φ 450 2074 F = 18m3 16 貧液過冷器 Φ 1000 2880 F = 125m3 17 脫吸塔 Φ 600~ Φ 2020 10650 18 脫吸塔頂冷凝器 Φ 450 2374 F = 11m3 19 脫吸塔再沸器 Φ 1000 2800 F = 100m3 20 二氯二氫硅儲罐 Φ 900 1800 V =1m3 21 吸收塔出口緩沖罐 Φ 1800 4380 V =10m3 22 活性炭吸附器 Φ 2020 11000 23 吸附后純氫儲罐 Φ 3000 14780 V =100m3 24 導(dǎo)熱油水換熱器 Φ 500 2300 F = 30m3 25 導(dǎo)熱油膨脹槽 Φ 1400 3380 V = 4m3 26 冷油循環(huán)屏蔽泵 Q = 15m3 / h H = 45m 10 27 袋式過濾器 Φ 1400 2300 F = 15m3 28 高效氫氣過濾器 Q = 1200m3 / h m 表 提純設(shè)備 明細(xì) 表 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格 負(fù)荷， kW 1 合成粗餾 1塔 Φ 420 2 合戍粗餾 l ＃塔頂冷凝器 Φ 500 1400 F = 20m3 3 合成粗餾 1 ＃塔頂再沸器 Φ 700 1200 F = 22m3 4 合成粗餾 2 塔 Φ 600 5 合成粗餾 2 ＃塔冷凝器 Φ 800 2020 F = 65m3 6 合成粗餾 2 ＃塔再沸器 Φ 1000 1150 F =44m3 7 低沸物儲槽 Φ 1800 4380 V =10m3 8 粗餾產(chǎn)品儲槽 Φ 1800 4380 V =10m3 9 輸送泵