【正文】 （6）反應(yīng)器溫度、壓力平衡控制技術(shù)，通過T/P對應(yīng)值的變化，調(diào)節(jié)物料比例，可裝自動監(jiān)控儀表設(shè)備，確保反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的物料平衡狀態(tài)，并做。%。 （4）多晶硅還原是放熱反應(yīng)，為了充分利用熱能，設(shè)熱能轉(zhuǎn)換站，用導(dǎo)熱油將還原爐產(chǎn)生的熱導(dǎo)出。塔頂冷凝器使用循環(huán)水即可換熱，節(jié)約了深冷能耗。（2）工藝上采用國際上最先進(jìn)的四氯化硅冷氫化技術(shù)，四氯化硅可實(shí)現(xiàn)全部工廠內(nèi)部消化，且95%以上可以轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，利用率高，降低了多晶硅生產(chǎn)的單位電耗。因此，有效利用氯硅烷副產(chǎn)物是減少資源浪費(fèi)、降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵。 6節(jié)能對策措施和效果分析 節(jié)能措施采用節(jié)能型工藝流程和技術(shù)（1）多晶硅生產(chǎn)存在許多化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量SiCl4,SiH2Cl2 ,S iHCl3等氯硅烷副產(chǎn)物。具體改造前后能源消耗情況如表51:表52 年產(chǎn)500噸硅烷項(xiàng)目及配套改造裝置前后能源消耗情況表改造前（采用熱氫化處理工藝）序號能源種類實(shí)物量(年)綜合能耗（當(dāng)量值）綜合能耗（等價(jià)值）1電19142 tce2水168萬t6721 tce6721 tce3天然氣1380萬m3 tce tce項(xiàng)目改造前綜合能耗合計(jì)(tce)24308 tce26682 tce熱氫化工藝處理3萬噸/TCS電耗（kWh/kg）改造后（采用冷氫化處理工藝）1電2976萬kWh3658 tce10416 tce2水170萬t823 tce823 tce3天然氣1275萬m315482 tce15482 tce改造后綜合能耗合計(jì)(tce)19963 tce26721 tce冷氫化工藝處理3萬噸/TCS電耗（kWh/kg）年產(chǎn)500噸硅烷法及配套裝置生產(chǎn)多晶硅項(xiàng)目建成后，裝置綜合能耗折標(biāo)煤19963噸(當(dāng)量值)/26721噸(等價(jià)值)，冷氫化工藝處理3萬噸/ kWh/kg， kWh/kg，%，經(jīng)過設(shè)備更新和工藝改造，共節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4345噸標(biāo)準(zhǔn)煤。項(xiàng)目主要耗能為天然氣和電，其中天然氣通過加工轉(zhuǎn)換成蒸汽，蒸汽主要用于精餾、尾氣回收、冷凍機(jī)組、汽化器等。803精餾804還原803精餾223A冷凍熱水站空調(diào)S2S10208鍋爐S4806尾氣回收809TCS合成副熱產(chǎn)蒸汽 圖52 天然氣加工轉(zhuǎn)換供熱分布圖水：主要供項(xiàng)目生產(chǎn)和廠內(nèi)生活，公司取水全部來自市政的自來水管網(wǎng)，目前日生產(chǎn)用水約為4500 噸/天左右。天然氣：由于生產(chǎn)工藝要求，生產(chǎn)過程需要大量的蒸汽。表51 企業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)表能源種類實(shí)物量單位等價(jià)值當(dāng)量值tce%tce%天然氣1275萬m3154827815482電力2976萬Kw h365810416軟水170萬噸8238233合計(jì)19963100%26721100%圖51 能源消耗餅形圖通過以上能源消耗結(jié)構(gòu)分析，可知項(xiàng)目主要能源消耗品種為電力、水、天然氣，其中：電力：主要供硅烷項(xiàng)目主裝置生產(chǎn)、冷氫化處理主裝置、精餾主裝置、尾氣回收、輔助附屬設(shè)備設(shè)施、循環(huán)水動力源、空壓站和照明用電等，供應(yīng)方式主要是采用集中供電方式,由城市政電網(wǎng)的110kV變電站，經(jīng)10kV專線引至總降壓配電所供電，經(jīng)11臺配電變壓器降壓將10kV降為380V后再由配電柜輸送到各個(gè)用能單位使用。其中天然氣1275萬立方，；電力2976萬千瓦時(shí)，折標(biāo)準(zhǔn)煤3658噸；軟水170萬噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤823噸。對利用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備，可以采用單燈電容補(bǔ)償?shù)姆椒?。?） 企業(yè)應(yīng)在提高自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，合理裝置無功補(bǔ)償設(shè)備。（2） 及時(shí)調(diào)整企業(yè)用電設(shè)備工作狀態(tài)，合理分配和平衡負(fù)荷，控制用電高峰，調(diào)整大容量設(shè)備的工作時(shí)間，提高企業(yè)負(fù)荷率，使企業(yè)用電均衡化，企業(yè)負(fù)荷率達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。門窗盡量采用塑鋼復(fù)合材料，墻窗比例要合理得當(dāng)，保證合理的采光通風(fēng)，利于節(jié)能。在車間內(nèi)部布置上，要提高生產(chǎn)效率，減少能源消耗為目的。 附屬生產(chǎn)系統(tǒng)能源利用狀況分析在項(xiàng)目的建設(shè)過程中，建材的選用、施工過程都要認(rèn)真的考慮建筑節(jié)能。在空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和濕度，避免夏季盲目低溫和冬季使用過高溫度。主要電動機(jī)控制方式為機(jī)旁手動控制方式，對工藝生產(chǎn)有特殊要求的電動機(jī)采用變頻控制。 電機(jī)系統(tǒng)本工廠生產(chǎn)車間內(nèi)主要設(shè)備為電動機(jī)，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用，因此在變、配電所分別采用低壓配電中心集中補(bǔ)償方式。配電裝置選用抽屜式低壓開關(guān)柜。10KV高壓配電柜選用GZS110型高壓開關(guān)柜，高壓配電開關(guān)為真空斷路器。在全廠區(qū)內(nèi)設(shè)置10KV變、配電中心，一套10KV配電系統(tǒng)，二路10KV進(jìn)線電源。項(xiàng)目生產(chǎn)裝置中采用DCS和PLC控制系統(tǒng)，主要監(jiān)控硅烷生產(chǎn)系統(tǒng)、冷氫化處理系統(tǒng)、尾氣回收系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)等其它裝置區(qū)，根據(jù)工藝生產(chǎn)過程需要在控制上采用集中控制與崗位操作相結(jié)合，部分儀表就地顯示或集中顯示，自動化的控制能夠保證工藝生產(chǎn)的情況下，經(jīng)濟(jì)合理的使用各種能源介質(zhì)。在各車間設(shè)置低壓配電間，從各自配電間向有關(guān)用電設(shè)備（或現(xiàn)場控制箱）放射式供電，現(xiàn)場設(shè)置機(jī)旁控制按鈕，減少電耗浪費(fèi)。 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能源利用狀況分析評估對辦公室、職工餐廳、宿舍、廠區(qū)照明等單位做了具體安排和明確分工，責(zé)任到人。燈具采用節(jié)能型并應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器,燈具效率不應(yīng)低于75%。燈具按環(huán)境條件，建筑物結(jié)構(gòu)，工藝，生產(chǎn)裝置條件選型。動力線路和控制線路導(dǎo)線截面均按電壓﹑電流﹑允許電壓損失﹑敷設(shè)環(huán)境及使用條件選擇。動力線路和控制線路均采用ZRYJV22型或ZRKVV22型電纜，電纜橋架敷設(shè)。上述電器集中安裝在配電室配電柜內(nèi). 易燃危險(xiǎn)環(huán)境場所應(yīng)采用防爆電器,控制按鈕采用LA58212型防爆控制按鈕。公司供電方式主要是采用集中供電方式,由城市政電網(wǎng)的110kV變電站，經(jīng)10kV專線引至總降壓配電所供電，經(jīng)11臺配電變壓器降壓將10kV降為380V后再由配電柜輸送到各個(gè)用能單位使用。供配電方案及其原則確定 (1)供電方案公司設(shè)有降壓配電所以供全廠使用。電力變壓器保護(hù)將裝設(shè)電流速斷保護(hù)，過電流，過負(fù)荷及瓦斯保護(hù)。 電源情況本工程為擴(kuò)建項(xiàng)目，項(xiàng)目坐落于江西景德半導(dǎo)體新材料有限公司內(nèi)，電源從公司高壓變配電所引來，電源進(jìn)線采用YJV2210KV型電力電纜從10KV高壓線桿引下并埋地引入廠區(qū)敷設(shè)至高壓開關(guān)室。（6）分析儀表分析儀表采用智能式，根據(jù)具體工況確定，有特殊要求或需特殊處理的介質(zhì)，采用相應(yīng)的預(yù)處理措施，預(yù)處理系統(tǒng)由分析儀表供應(yīng)商配套提供。電磁閥選用二位三通隔爆型電磁閥，在正常情況下，電磁閥帶電。切斷閥須配限位開關(guān)，限位開關(guān)須是隔爆型的。（5）調(diào)節(jié)閥、切斷閥調(diào)節(jié)閥采用氣動方式。（3）流量儀表 流量測量元件的選用一般根據(jù)下列原則：蒸汽及氣體：孔板液體：電遠(yuǎn)傳金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)或渦街流量變送器 就地：金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì) 原料及產(chǎn)品：采用質(zhì)量流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量 （4）液位儀表容器液位測量采用遠(yuǎn)傳外浮筒液位變送器，貯罐液位測量采用雷達(dá)液位計(jì)。（2）溫度儀表就地溫度測量采用抽芯式防護(hù)型雙金屬溫度計(jì)，萬向型。（1）壓力儀表 壓力、差壓變送器：采用智能式變送器，輸出信號為4～20mADC，數(shù)字通訊加載在4～20mADC信號上?，F(xiàn)場變送器選用智能電動型產(chǎn)品，傳輸信號為4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(熱電阻信號除外)。在滿足工藝控制和測量要求的前提下，本著節(jié)約投資的原則，盡可能在國內(nèi)采購，國內(nèi)無生產(chǎn)廠家或產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足要求的儀表及關(guān)鍵部位的儀表檢測元件，考慮進(jìn)口。裝置關(guān)鍵參數(shù)均在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)聲光自動報(bào)警。為保證裝置的安全生產(chǎn)，在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警傳感器，此信號送至DCS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和報(bào)警，其中硅烷及氫化工段由于程控閥多、動作頻繁，且裝置操作對自動化水平要求較高，采用S7300冗余控制系統(tǒng)，裝置操作全部由控制系統(tǒng)完成。 項(xiàng)目主要耗能設(shè)備選型評估 自控設(shè)備選擇 本項(xiàng)目包括500噸硅烷及配套3萬噸TCS冷氫化裝置的全部自控系統(tǒng)及儀表裝置。這樣在整個(gè)流程中只有第一效加入新鮮蒸汽，在最后一效加入冷卻介質(zhì)，中間各塔則不再需要外加蒸汽和冷卻介質(zhì)，因此多效精餾充分利用了冷熱介質(zhì)之間過剩的溫差。第一效的塔釜由水蒸氣加熱，其塔頂蒸汽作為熱源加熱第2效的塔釜，同時(shí)被冷凝得到產(chǎn)品。多效精餾是通過擴(kuò)展工藝流程來節(jié)減精餾操作能耗的，它是以多塔代替單塔，各塔的能位級別不同，能位較高的塔排出的能量用于能位較低的塔。但是，這些熱劑或冷劑很難符合上述要求，所已精餾塔經(jīng)常無為地多消耗了不少有效能。（3）多效精餾為將低能耗，加熱劑最高溫度略高于塔底溫度，冷卻溫度略低于塔頂溫度。只是在設(shè)置中間再沸器后，部分熱量可以采用低于塔底再沸器的廉價(jià)的廢熱蒸汽提供，塔的熱能有效降級，這使得熱效率提高。在分離任務(wù)一定的情況下，常規(guī)精餾塔塔釜再沸器與中間再沸器供熱量之和。如果精餾塔在塔下方溫度分布存在顯著的變化，則可設(shè)中間再沸器使用低品位熱源，以減少主再沸器高品位熱量消耗，但中間再沸器下方塔板分離能力被消弱；當(dāng)塔上部的溫度分布若存在顯著的變化時(shí)，則可設(shè)中間冷凝器，采用較低品位的冷劑，減少主冷凝器高品位冷劑的用量，以減少能耗，但其上方的塔板的分離能力有所下降。對塔底再沸器來說（以塔底再沸器為基準(zhǔn)），中間冷凝器是回收熱量，中間再沸器是節(jié)省熱量；而對于塔頂冷凝器來說（以塔頂冷凝器為基準(zhǔn)），中間冷凝器是節(jié)省冷量，中間再沸器是回收冷量。（2）中間換熱節(jié)能項(xiàng)目通過增加中間換熱器的方式來節(jié)省或回收熱量（冷量）。低溫精餾時(shí)，無論D/F多大，均宜采用較高的q值而以液相進(jìn)料，因?yàn)榇藭r(shí)塔頂?shù)睦淠裏嶝?fù)荷越小越經(jīng)濟(jì)。加料濃度的不同，即D/F的不同，料液預(yù)熱的效果也不同。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)總費(fèi)用最小原則來選取適宜回流比。在最小回流比Rmin附近，隨R的增長，操作線與平衡線間的距離增大，達(dá)到規(guī)定分離要求所需的塔板數(shù)減少，使得設(shè)備費(fèi)用下降。（4）硅粉連續(xù)加入，流化床反應(yīng)，可以連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)（單條線可以做到5萬噸以上TCS產(chǎn)能）。（2） STC轉(zhuǎn)化率高（一般25%左右、最高可達(dá)30%）,舊工藝一般只能達(dá)到1520%。符合大力發(fā)展清潔可再生能源的趨勢。同時(shí)能耗大大降低，改變公眾對多晶硅行業(yè) “高能耗、高污染”的不良看法，回歸太陽能光伏產(chǎn)業(yè)所倡導(dǎo)的綠色、環(huán)保的本質(zhì)。 國內(nèi)目前的改良西門子工藝路線大多不是密閉循環(huán)，副產(chǎn)的 SiCl4大量囤積、不僅增加了環(huán)境污染的可能性、還增加了產(chǎn)品成本。9國內(nèi)現(xiàn)狀真正意義上的H2 和SiCl4 閉路循環(huán)；國內(nèi)沒有規(guī)?；a(chǎn)裝置僅少部分工廠為閉環(huán)式操作，多數(shù)以工業(yè)硅或三氯氫硅生產(chǎn)多晶硅和副產(chǎn)四氯化硅。三氯氫硅8副產(chǎn)品及其處理無。還原爐產(chǎn)品為硅棒，需切斷破碎、洗滌干燥后才能包裝7中間產(chǎn)品及其用途三氯氫硅、硅烷。工序多、流程長：電解制氫；HCL 合成；三氯氫硅合成及尾氣分離；氯硅烷提純；氫還原；干法尾氣回收；四氯化硅氫化；成品破碎、清洗包裝；硅粉料倉；液氯儲存；三氯氫硅罐區(qū)；四氯化硅罐區(qū)。下面就改良西門子法和項(xiàng)目新建硅烷流化床法生產(chǎn)多晶硅生產(chǎn)工藝路線，從原料來源、產(chǎn)品質(zhì)量、消耗、投資及成本等各方面進(jìn)行對比。 整個(gè)工藝是從工業(yè)硅到高純顆粒多晶硅的過程，氫氣和氯硅烷都是整個(gè)過程的中間品，在反應(yīng)過程中作為工藝載體，但在排出雜質(zhì)的過程中伴隨著有一定的損耗，因此在生產(chǎn)過程中有少量的 SiCl4 和氫氣補(bǔ)充。硅烷無腐蝕性，熱分解溫度低且分解率高，故此法所得硅多晶的純度高，產(chǎn)率高。由于硅烷法工藝流程比三氯氫硅法簡單，因此硅烷法工藝的占地面積比三氯氫硅法小，屬于土地集約化多晶硅工藝。生產(chǎn)成本比三氯氫硅法低，具有成本優(yōu)勢。 生產(chǎn)工藝、技術(shù)方案評估隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，硅烷法多晶硅生產(chǎn)工藝越來越受到重視，其原因主要是硅烷法多晶硅工藝有它自身的優(yōu)點(diǎn):每千克多晶硅產(chǎn)品的綜合能耗比三氯氫硅法低三分之一以上。（3）廠區(qū)內(nèi)主要能源流短捷，投資節(jié)省。（2）工藝管路短捷，投資節(jié)省。該項(xiàng)目平面布置主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）總平面布置整齊、緊湊，道路順直、通暢，功能分區(qū)明確、規(guī)整。另外，項(xiàng)目建設(shè)地與206國道和九景高速直通，距景德鎮(zhèn)市高速路口約5公里，交通便利。以公司原有一期多晶硅生產(chǎn)線為依托，利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯硅烷為原料，同時(shí)硅烷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品直接進(jìn)入其他工段形成閉路循環(huán)。（6）搞好清潔生產(chǎn)不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原材料、采用先進(jìn)的工藝與裝備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生與排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害。車間周圍空地植樹綠化，可以減弱噪聲，因此采取措施后可以達(dá)到國家允許的廠礦噪聲標(biāo)準(zhǔn)。將生產(chǎn)過程產(chǎn)生的可回用的固體廢棄物進(jìn)行外售；廠區(qū)內(nèi)設(shè)置固定垃圾收集點(diǎn)（非露天）來集中堆放不可回用的固體廢棄物，收集后及時(shí)集中清運(yùn)。處理主要是通過將生產(chǎn)中各分廠產(chǎn)生的廢氣統(tǒng)一進(jìn)入三廢分廠的廢氣洗滌塔，待所有可能的污染成分被淋洗干凈后再放空處理。最后排入工業(yè)園的工業(yè)排水管道。廢水處理措施：建造廢水處理池，將廢水排入其中，加堿中和，使得其pH值及各種離子含量均達(dá)標(biāo)后可再循環(huán)使用，直接排放量很少。 環(huán)境保護(hù)實(shí)施情況（1）廢水污染治理廢水中的主要污染物為氯離子、H+等使廢水呈現(xiàn)酸性。水年投入量為824噸標(biāo)準(zhǔn)煤，對于公司現(xiàn)有4500t/天用水系統(tǒng)也不會造成影響；天然氣用于鍋爐轉(zhuǎn)換蒸汽，年消耗1275萬m3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤15482噸，相比項(xiàng)目實(shí)施前消耗下降8%，因此，現(xiàn)有鍋爐足以滿足項(xiàng)目蒸汽量，而且天然氣管道已經(jīng)引入廠區(qū)內(nèi)，不新增天然氣消耗量，也不會對園區(qū)內(nèi)