【正文】 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。 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 。生產(chǎn)用水主要來源于廠區(qū)內(nèi)的自備水井 。 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(xiàng) 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 。 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(shí) 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 17 現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。 生產(chǎn)工藝、設(shè)備 （ 1）生產(chǎn)工藝的選擇 本項(xiàng)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。 “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” 。 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(gè)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。 （ 2） 主要用能設(shè)備 本項(xiàng)目主要裝置有：主裝置和輔助裝置二部分。 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)。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)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。 儲罐容器類：主要為盛裝氯硅烷的容器和氣體緩沖罐。 干法回收設(shè)備見表 。還原設(shè)備見表 。還原爐配電容量為 2270kVA。 制氫機(jī)組選型為 QCNB100/ 型氫氣純化裝置。 能耗指標(biāo) 核算 電耗核算 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 21 根據(jù) 生產(chǎn) 工藝 及設(shè)備選型 ，各耗能工質(zhì)消耗見表 35。 表 36 各工序電耗核算 表 一、制氮電耗 序號 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 1 每分鐘氮耗量 Nm3/min 4 2 負(fù)荷運(yùn)行系數(shù) 3 單位時(shí)間實(shí)際耗氮量 Nm3/h 192 4 制氮系統(tǒng)制氮單耗 kWh/Nm3 5 單位時(shí)間制氮單耗 kW 48 二、制氫電耗 序號 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 1 每分鐘氫耗量 Nm3/min 2 負(fù)荷運(yùn)行系數(shù) 1 3 單位時(shí)間實(shí)際耗氫量 Nm3/h 72 4 制氫系統(tǒng)制氫單耗 kWh/Nm3 5 5 單位時(shí)間制氫單耗 kW 360 三、制純水電耗 序號 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 1 單位時(shí)間純水耗量 Nm3/h 20 2 負(fù)荷運(yùn)行系數(shù) 1 3 單位時(shí)間實(shí)際耗純水量 Nm3/h 20 4 純水系統(tǒng)制水單耗 kWh/Nm3 2 5 單位時(shí)間制氫單耗 kW 40 四、制冷電耗 序號 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 1 冷水額定回水溫度 ℃ 12 2 冷水額定出水溫度 ℃ 7 3 冷水額定流量 kg/h 202000 4 制冷系統(tǒng)供冷量 kJ/h 4181600 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 22 5 制冷功率 kWh 6 制冷系數(shù) COP 7 制冷輸入功率 kW 根據(jù)工藝要求，還原爐結(jié)晶周期為 12天，每周期電耗計(jì)算及年耗電計(jì)算見表 37。 每爐按 年 生產(chǎn) 20 爐核算， 8 臺還原爐年產(chǎn)太陽能級多晶硅棒 。 表 38 能耗 綜合表 序號 能耗種類 單位 消耗量 折標(biāo)系數(shù) 折標(biāo)準(zhǔn)煤量， tce 1 電 kWh 78915954 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 23 合計(jì) 通過以上核算 該項(xiàng)目實(shí)施后 年耗電 萬 kWh；多晶硅 綜合耗 電 為 kWh/kg，折標(biāo)準(zhǔn)煤量為 ， 多晶硅綜合能耗為 。本新增項(xiàng)目采用 改良西門子法， 主要生產(chǎn)工藝包括 三氯氫硅分離提純、 干法尾氣回收、 多晶 硅還原三部 分 和 換熱， 制冷，壓縮空氣，循環(huán)水，變配電 等 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。同理，將混合液的蒸氣冷凝，冷凝液中難揮發(fā)的組分即沸點(diǎn)高的物質(zhì)如四氯化硅，在液相中的濃度比氣相中高。 購入三氯氫硅原料先后經(jīng)四個(gè)精餾塔提純，其中一、二塔為第一組，三、四塔為第二組，物料經(jīng)精餾一二塔連續(xù)提純，控制一定的溫度、壓力、回流比，精餾一塔塔頂出低沸點(diǎn)物料送往低沸點(diǎn)物料貯罐，塔釜出中間產(chǎn)品（如 三氯氫硅 、四氯化硅和部分高沸點(diǎn)雜質(zhì)）進(jìn)入精餾二塔，精餾二塔塔頂出三氯氫硅粗餾產(chǎn)品，送往精餾進(jìn)一步提純，塔釜出高沸物。 回收料經(jīng)回收一、二、三塔三塔連續(xù)提純，控制一定的溫度、壓力、回流比，回收精餾一塔塔頂出低沸物，送往原料罐，塔釜出中間產(chǎn)品（如三氯氫硅 、四氯化硅等）進(jìn)入回收精餾二塔，回收精餾二塔塔頂出三氯氫硅精餾產(chǎn)品，送往還原工序，塔釜出料送往回收精餾三塔，塔頂出四氯化硅，塔底出高沸物外賣。 干法尾氣回收 ：還原尾氣干法回收主要包 括鼓泡淋洗、加壓冷凝、吸收脫吸、活性炭吸附等四個(gè)主要工藝過程，其基本原理如下： 鼓泡淋洗：利用四氯化硅在一定溫度下對還原尾氣中組分溶解度的不同，通過鼓泡淋洗塔對還原尾氣淋洗，溶解度大的三氯氫硅、四氯化硅絕大部分被溶解吸收，溶解度小的氫氣、氯化氫、二氯二氫硅便分離出來。 吸收 脫吸：吸收脫吸是分離氣體混合物的一種重要方法，吸收過程實(shí)際上是氣相組分在液相中溶解的過程，反之，溶質(zhì)從液相轉(zhuǎn)入氣相，即為脫吸過程。而被四氯化硅溶解吸收的氯化氫、二氯二氫硅在脫吸塔中控制一定的溫度、壓力條件下，二氯二氫硅以液態(tài)、氯化氫以氣態(tài)分別從四氯化硅中分離出來。時(shí)間可以通過程序控制，吸附飽和后的活性炭進(jìn)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(shí)現(xiàn)了活性炭吸附器的重復(fù)利用。 鼓泡淋洗塔中不被吸收的氣體，經(jīng)過還原尾氣壓縮機(jī)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(jìn)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(jìn)入富液貯罐。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(jìn)入吸收塔重新利用。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碳粉后， 送到 100立方純氫儲罐，供還原等工序使用。降溫過程是對再生后高溫（ 190℃）活性炭吸附器通冷導(dǎo)熱油進(jìn)行降溫。 多晶 硅還原 ： 電解 氫氣 或干法回收的高純 氫氣， 經(jīng)導(dǎo)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(shí)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(jìn)行熱交換，升溫至 400℃左右后進(jìn)入還原爐，在 1050℃的硅芯發(fā)熱體表面發(fā)生還原反應(yīng)， 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(dá)到要求為止。 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。 該工序能耗 為電力，同時(shí)輸出導(dǎo)熱油吸收的余熱用于其他供需加熱。 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(shí)，增加了廢水的處理量，并且水分及水中、空氣 中的雜質(zhì)進(jìn)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。 因此 在 西門子法工藝的基礎(chǔ)上，通過增加還原尾氣干法回收系統(tǒng)、 SiCl4氫化工藝，實(shí)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。采用改良西門子法，其特點(diǎn)為閉路循環(huán)系 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 29 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(xiàng)單耗都大幅度降低。還原爐能耗占生產(chǎn)能耗 60%，因此對還原爐余熱進(jìn)行利用是余熱利用的主要環(huán)節(jié)，還原爐用導(dǎo)熱油冷卻后，吸收還原爐熱量的導(dǎo)熱油用于加熱氫氣，以及進(jìn)入精餾塔等加熱物料，實(shí)現(xiàn)了余熱回收利用， 根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(shí) 由于 還將使全廠的用水量下降大約 60％。 項(xiàng)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。 在變壓器選型方面符 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 30 合節(jié)能要求。符合國家節(jié)能要求。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(dǎo)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(shè)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。 通過采用以上設(shè)備，干法回收系統(tǒng) 達(dá)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(jìn)行了重復(fù)利用，同時(shí)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。 年產(chǎn) 200 噸多晶硅項(xiàng)目 節(jié)能評估報(bào)告 31 （ 2） 導(dǎo)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(dǎo)熱油帶出來，高溫?zé)嵊徒?jīng)不同途徑釋放熱能后，再回到還原爐夾套，循環(huán)往復(fù)，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。Si 降 250kW h／ kg 多晶硅還原設(shè)備采用 12 對棒大型節(jié)能還原爐，同時(shí)采用導(dǎo)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。該系統(tǒng)通過對 生產(chǎn) 負(fù)荷、 溫度、壓力、流量等運(yùn)行參數(shù)的監(jiān) 測，自動(dòng)控制調(diào)整 運(yùn)行工況 。 該系統(tǒng)是目前先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備的自動(dòng)控制，同時(shí)可以進(jìn)行一機(jī)多控操作，實(shí)行微機(jī)控制，具有較高的穩(wěn)定性。保冷材料選用改性聚丙烯酰胺發(fā)泡外包鍍鋅鐵皮。 其他設(shè)備 制冷機(jī)組選型為 jjzvLGF234Dz 全自動(dòng)經(jīng)濟(jì)器氟螺桿式壓縮機(jī)組 ； 制氫