年产200吨电子级多晶硅项目可行性研究报告.docx

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1、年产200吨电子级多晶硅工程可行性研究报告第一章概述1.1 工程概况工程名称：年产200吨电子级多晶硅工程建设性质：新建工程工程申报及建设单位：某某科技开展企业性质：私营有限责任公司建设单位法定代表：某某建设地点：某某建设内容：年产200吨电子级多晶硅（年产量太阳能级可达300吨）工程及与其配套 的公用工程设施。能源消耗量：电7891. 6万kWh/年，水50000吨/年。1.2 评估依据（一）相关法律法规和规划1 .中华人民共和国节约能源法2 .中华人民共和国可再生能源法3 .中华人民共和国电力法4 .中华人民共和国建筑法5 .中华人民共和国清洁生产促进法6 .中华人民共和国循环经济促进法7

2、 .清洁生产审核暂行方法（国家开展改革委、国家环保总局令第16号）8 .重点用能单位节能管理方法（原国家经贸委令第7号）9 .节能中长期专项规划（发改环资20042505号）10 .关于切实做好固定资产投资工程节能评估审查工作的通知（鲁政办发200742 号）11 .某某市固定资产投资工程节能评估和审查方法12 .某某市“十一五”节能规划（二）产业政策和准入条件等8年均利润总额万元298149年均息税前利润（EBIT）万元2985110年均所得税万元745411年均净利润万元22361经济评价指标1工程投资财务内部收益率（税前）%156. 22基准值12%2工程投资财务内部收益率（税后）%11

3、7. 983工程投资财务净现值（税前）万元1708254工程投资财务净现值（税后）万元1255015工程投资回收期（税前）年1.666工程投资回收期（税后）年1.887工程资本金财务内部收益率%121.61基准值13%8总投资收益率（ROD%141. 569资本金净利润率（ROE）%113. 36本工程各项经济指标均好于行业基准值，有很好的经济效益，而且有很大的利润增 值空间，投资回报好，因此在经济上是可行的，且符合国家工程资本金有关政策。第三章能耗指标及分析3.1能源消费构成该工程能源消费结构为电力和水。电力：该公司所用的电力全部为外购，主要用于生产系统及所属配套办公、生活设施 使用。电耗年

4、综合用电7891. 6万kWh,由当地供电公司电网供给。水：该公司的生产用水全部来源于该公司的自备水井，经深井泵输送到各车间，办公 、生活用水由自来水公司供给。本工程年综合用水量50000吨,其中生产用水42800吨。 生产用水主要来源于厂区内的自备水井。3. 2工程能源消费状况3. 2. 1供配电工程设备新增电气容量为17250kW,考虑该工程生产的连续性和易燃易爆特点，需 新建2回110kV架空供电线路，在厂区新建110kV/10kV变电站一座，10kv/0. 38kV变电 所三座。由于系统采用还原炉导热油热量回收技术，回收余热能满足生产用热需要并有富余, 因此本工程仅需考虑非正常生产工况

5、下的用热需要，需设一台开工用导热油加热器，拟 用电力加热作为装置开工用。3. 2.2供水新增工程由于采用干法还原尾气回收和还原炉导热油冷却余热利用技术，使水的消 耗量大大降低，工程建设所在地地下水资源丰富，拟新建取水量lOOOmVh水井两口，足 以满足生产和消防等用水需要。由于还原尾气回收后尾气中的氯硅烷遇水即水解为二氧化硅和氯化氢，成为酸性水 溶液，需要用石灰水中和，中和处理后成为无害废水，实现达标排放。雨水和生活污水可 经收集过滤后进入石灰水中和池，作为自然蒸发补充用水。生产工艺、设备(1)生产工艺的选择本工程采用目前国内外普遍采用的改良西门子土艺，也就是三氯氢硅与纯氢的还原 条件下，在1

6、05CTC硅芯发热体外表沉积、生长多晶硅。该工艺成熟、生产稳定、平安、可靠, 且产品质量稳定的多晶硅生产工艺。“改良西门子法”还原尾气回收过程中物料不接触水，相对于“传统西门子法”的 “湿法回收”而言，称之为“干法回收”。干法回收主要是利用还原尾气中氢气、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅等各组分物理化学性质的差异，通过溶解吸收，吸收一 脱吸，吸附一脱附等化工操作实现各组分的别离，并重新利用。采用干法回收工艺，还原尾气中的各组分几乎可以100%别离回收，由于整个系统是 闭路循环，不引入新的污染源，故回收各组分品质稳定，可直接返回系统重新利用，从而 提高了收率，减少了消耗。采用改良西门子法，

7、其特点为闭路循环系统，采用节能型大还原炉、干法回收等技术, 产品质量高，原辅材料及电力消耗大为降低，每生产1公斤多晶硅的单耗与国内目前水 平相比，各项单耗都大幅度降低。（2）主要用能设备本工程主要装置有：主装置和辅助装置二局部。主装置包括三氯氢硅提纯系统、干法回收系统、多晶硅还原系统。辅助装置包括制氢站、制氮站、制冷站、循环水站、纯水站、热能转化系统。本工程核心设备为还原炉，选用12对棒还原炉。其他设备包括塔类:提纯塔为筛板塔，吸收塔、脱吸塔为填料塔。热（冷）换热设备:换热器多为列管式换热器U形换热器。储罐容器类：主要为盛装氯硅烷的容器和气体缓冲罐。主要工艺设备见表3.1。干法回收设备见表3.

8、 2。提纯设备见表3. 3。还原设备见表3. 40表3. 1主要工艺设备一览表设备类单位数量备注反响器类（还原设备）台8塔类座7容器类台27换热器类台30风机台20泵台10其它设备台14表3.2干法回收设备明细表序号设备名称规格负荷,kW1还原尾气缓冲罐01800X4380 V = 10m32鼓泡气气换热器0500 X2300 F = 3m33鼓泡琳洗塔01400 X70004氯硅烷储罐 1400 X3380 V= 4m35氯硅烷循环屏蔽泵Q = 15m3 / h H = 45m106鼓泡塔氯硅烷换热器0500 X2300 F = 3m37氢压机LW - 9 / 0. 04 0. 62008压

9、缩气吸收气换热器0500 X2300 F = 30m39压缩气过冷器0 700 X2500 F =40m310吸收塔377 X815411富液储罐01200X2050 V =2m312富液循环屏蔽泵Q = 15m3/ h H = 45m1013贫液水冷器 1200X1880 F = 8m14一级贫富液换热器 450 X2074 F = 18m315二级贫富液换热器 450 X2074 F = 18m316贫液过冷器01000X2880 F = 125m317脱吸塔 60002000X1065018脱吸塔顶冷凝器0450 X2374 F = 11m319脱吸塔再沸器 1000X2800 F =

10、100m320二氯二氢硅储罐0900X1800 V =In?21吸收塔出口缓冲罐01800X4380 V =10m322活性炭吸附器0 2000X1100023吸附后纯氢储罐0 3000X14780 V =100m324导热油水换热器0500 X2300 F = 30m325导热油膨胀槽ct 1400X3380 V = 4m326冷油循环屏蔽泵Q = 15m3 / h 11 = 45m1027袋式过滤器01400 X2300 F = 15m328高效氢气过滤器Q = 1200m3/ h 0. 1 nm表3.2提纯设备明细表序号设备名称规格负荷,kW1合成粗储1#塔4202合成粗储1 #塔顶冷凝

11、器0 500 X1400 F = 20m33合成粗僭1 #塔顶再沸器 700 X1200 F = 22m34合成粗储2 #塔06005合成粗僭2 #塔冷凝器 800 X2000 F = 65m36合成粗俺2 #塔再沸器 1000 X 1150 F =44m37低沸物储槽01800 X4380 V =10m38粗储产品储槽cD 1800 X4380 V =10m39输送泵HJ-ZM 630/0.71. 510精储1 #塔46011精得1 #塔冷凝器 500 X1400 F = 20m312精镭1 #塔再沸器 700 X1200 F =22m313精镭2 #塔060014精镭2 #塔冷凝器 800

12、 X2000 F = 65m315精储2 #塔再沸器 1000 XH50 F =44m316干法精储1 #塔60017干法精用1 #塔冷凝器0800 X1500 F =50m318干法精用1 #塔再沸器01100 X1400 F =62n?19干法精储2 #塔90020干法精储2 #塔冷凝器01000X2000 F =110m321干法精储2 #塔再沸器01400X1400 V =110m322精储产品储罐01800X4380 V =10m323高沸物储罐02200X5780 V =20m324原料罐02200X5780 V =20m325回收罐 1800X4380 V =10m3表3.4还原

13、设备明细表序号设备名称规格负荷,kW112对棒还原炉中 140010002还原电气3进出气换热器4尾气水冷器5H2 一油换热器6三氯氢硅混合罐7导热油加热炉8导热油水冷器9硅芯炉10液氮储槽11多功能磨锥机12外园切断机13硅芯清洗机14纯水设备15石墨锻烧炉4100X2000X281012016超声波清洗机KWS-Q104217烘箱AH-47 AH-480变压器选型是llOkV. S10-16000kVA,10kV. Sll-1250kVA。还原炉配电容量为 2270kVAo制冷机组选型为jjzvLGF234Dz全自动经济器氟螺杆式压缩机组。制氢机组选型为QCNB-1OO/1. 5型氢气纯化

14、装置。制氮机组选型为BGpN29-132+NCHa-120变压吸附制氮机组。3.3能耗指标核算3. 3. 1电耗核算根据生产工艺及设备选型，各耗能工质消耗见表3-5。表3-5各耗能工质消耗表序号名称单位消耗量备注1循环冷水t/h2002净化压缩空气Nm7min43氮气Nm3/min4间断4氢气Nm3/min1.25软化纯水t/h20通过计算，各工序电耗核算见表3-6o表3-6各工序电耗核算表一、制氮电耗序号工程名称单位数量1每分钟氮耗量Nm7min42负荷运行系数0.83单位时间实际耗氮量Nm3/h1924制氮系统制氮单耗kWh/Nm30. 255单位时间制氮单耗kW48二,制氢电耗序号工程名

15、称单位数量1每分钟氢耗量Nm3/min1.22负荷运行系数13单位时间实际耗氢量Nm3/h724制氢系统制氢单耗kWh/Nm355单位时间制氢单耗kW360三制纯水电耗序号工程名称单位数量1单位时间纯水耗量Nm3/h202负荷运行系数13单位时间实际耗纯水量Nm3/h204纯水系统制水单耗kWh/Nm325单位时间制氢单耗kW40四.制冷电耗序号工程名称单位数量1冷水额定回水温度122冷水额定出水温度r73冷水额定流量kg/h2000004制冷系统供冷量kJ/hsix5制冷功率kWh1161.66制冷系数COP4. 57制冷输入功率kW258. 1根据工艺要求，还原炉结晶周期为12天，每周期电

16、耗计算及年耗电计算见表3-7表3-7每周期及年耗电耗核算表序号耗电工序电负荷,kW负荷系 数运行功 率,kW每周期运行 时间，h每周期电耗,kWh1还原工序电 耗181600.7127122882压缩空气电 耗2000.6120288345603制氮电耗4848288138244制氢电耗3603602881036805制冷电耗2580.7181288520386制纯水电耗4040288115207其他工序电 耗3000.824028869120每周期合计13701年产品周期按20核算，年电耗合计年耗电折标准煤（按0. 334kgce/kWh折算）,tee26357. 93. 3.2多晶硅产量核

17、算本工程产品为直径150mm，长为2200mm的太阳能级多晶硅棒，还原炉为12对棒加 热电极，单炉产量为0.932多晶硅棒，根据多晶硅密度为2.33t/nA单炉产量为2. 17to 每炉按年生产20炉核算,8台还原炉年产太阳能级多晶硅棒347. 66吨。3. 3.3综合能耗核算能耗综合核算见表3-8。表3-8能耗综合表序号能耗种 类单位消耗量折标系数折标准煤 量,tee1电kWh0,334kgce/kWh26357, 9合计26357. 9通过以上核算该工程实施后年耗电7891.6万kWh；多晶硅综合耗电为227.0kWh/kg,折标准煤量为15357. 9吨，多晶硅综合能耗为75. 8kgc

18、e/kgo第四章工程工艺、技术、设备能效指标4.1工程主要生产工艺多晶硅的制备工艺过程是元素硅的提纯过程，它是将2个“9”的工业硅提纯到 7H个“9”的高纯硅，多晶硅的生产主要有改良西门子法、硅烷法和流化床法等方法, 其中改良西门子法具有工艺技术成熟、平安性高、产品纯度满足微电子工艺需要等优点, 世界新建多晶硅生产装置绝大多数采用改良西门子法。本新增工程采用改良西门子法, 主要生产工艺包括三氯氢硅别离提纯、干法尾气回收、多晶硅还原三局部和换热，制冷, 压缩空气,循环水，变配电等辅助生产系统。三氯氢硅提纯：三氯氢硅提纯是利用原料中各组分挥发性的差异而使之别离的一种 操作，通过提纯塔把三氯氢硅、四

19、氯化硅及其他杂质氯化物加热至沸腾，挥发性强即沸点 低的组分如三氯氢硅首先蒸发，其在气相中的浓度高于液相中的浓度。同理，将混合液的 蒸气冷凝，冷凝液中难挥发的组分即沸点高的物质如四氯化硅，在液相中的浓度比气相 中高。经过如此屡次反复局部气化和冷凝，最终在气相中得到较纯的易挥发的低沸点组 分如三氯氢硅，而在液相中得到较纯的难挥发的高沸点组分如四氯化硅。购入三氯氢硅原料先后经四个精储塔提纯，其中一、二塔为第一组，三、四塔为第二 组，物料经精僧一二塔连续提纯，控制一定的温度、压力、回流比，精僭一塔塔顶出低沸点 物料送往低沸点物料贮罐，塔釜出中间产品（如三氯氢硅、四氯化硅和局部高沸点杂质） 进入精储二塔

20、，精储二塔塔顶出三氯氢硅粗偏产品，送往精僧进一步提纯，塔釜出高沸物O第一组精储产品经第二组精储三、四塔进一步连续提纯，控制一定的温度、压力、回 流比，精储三塔塔顶出低沸物，送往原料罐，塔釜出中间产品（如三氯氢硅、四氯化硅等） 进入精僧四塔，精僧四塔塔顶出精储产品送往还原工序，塔釜出高沸物送往原料罐。回收料经回收一、二、三塔三塔连续提纯，控制一定的温度、压力、回流比，回收精僧 一塔塔顶出低沸物，送往原料罐，塔釜出中间产品（如三氯氢硅、四氯化硅等）进入回收精 俺二塔，回收精僮二塔塔顶出三氯氢硅精储产品，送往还原工序，塔釜出料送往回收精储 三塔，塔顶出四氯化硅,塔底出高沸物外卖。该工序能耗主要为导热

21、油吸收的还原炉余热和电力。干法尾气回收：还原尾气干法回收主要包括鼓泡淋洗、加压冷凝、吸收脱吸、活性炭 吸附等四个主要工艺过程，其基本原理如下：鼓泡淋洗:利用四氯化硅在一定温度下对还原尾气中组分溶解度的不同，通过鼓泡1 .国务院关于发布促进产业结构调整暂行规定的通知（国发200540号）2 .产业结构调整指导目录（2005年本）（国家发改委令第40号）3 .国务院关于加强节能工作的决定（国发200628号）4 .国家当前鼓励开展的产品、产业和技术目录（2005年本）。5 .中国节能技术政策大纲（计交能1996905号）10 .某某省节能减排综合性工作实施方案（三）管理及设计方面的标准和规范工业企

22、业能源管理导那么GB/T 15587-19952 .聚氨酯泡沫塑料预制保温管CJ/T 3002-19923 .工业设备及管道绝热工程设计规范GB 50264-19974 .用能单位能源计量器具配备和管理通那么GB 17167-2006（四）产品能耗定（限）额方面的标准1 .九种高耗电产品电耗最高限额（国经贸资源2000 1256号）（五）合理用能方面的标准2 .评价企业合理用电技术导那么GB/T 3485-19983 .评价企业合理用热技术导那么GB/T 3486-19934 .蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求GB/T 12712-19915 .设备及管道保温绝热技术通那么GB/

23、T 4272-20086 .设备及管道绝热效果的测试与评价GB/T 8174-20087 .设备及管道绝热设计导那么GB/T 8175-20088 .节电措施经济效益计算与评价GB/T 13471-1992（六）工业设备能效方面的标准1 .清水离心泵能效限定值及节能评价值GB 19762-20052 .中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值GB 18613-20023 .三相配电变压器能效限定值及节能评价值GB 20052-20064 .通风机能效限定值及节能评价值GB 19761-20055 .冷水机组能效限定值及能源效率等级GB 19577-2004（七）工程可行性研究报告1、某某科技

24、开展年产200吨多晶硅工程可行性研究报告6 .3城市概述淋洗塔对还原尾气淋洗,溶解度大的三氯氢硅、四氯化硅绝大局部被溶解吸收，溶解度小 的氢气、氯化氢、二氯二氢硅便别离出来。加压冷凝:从鼓泡淋洗塔出来的不溶性气体，里面含有少量的三氯氢硅、四氯化硅， 假设在常压下把其冷凝出来需要很低的冷却温度和大量能量，采取加压冷凝的方法，三氯 氢硅、四氯化硅可在较高的温度下按照相平衡的规律几乎全部冷凝下来，从而大量降低 能源消耗。吸收脱吸:吸收脱吸是别离气体混合物的一种重要方法，吸收过程实际上是气相组 分在液相中溶解的过程，反之，溶质从液相转入气相，即为脱吸过程。加压冷凝后的不凝 气体主要是氢气、氯化氢、二氯

25、二氢硅，采用四氯化硅作为吸收剂，其中大量的氯化氢、二 氯二氢硅在加压低温条件下被四氯化硅溶解吸收，氢气别离出来。而被四氯化硅溶解吸 收的氯化氢、二氯二氢硅在脱吸塔中控制一定的温度、压力条件下，二氯二氢硅以液态、 氯化氢以气态分别从四氯化硅中别离出来。活性炭吸附脱附:从吸收脱吸系统中别离出来的氢气中含有微量的氯化氢、氯硅烷 等，通过活性炭吸附器吸附，氯化氢、氯硅烷等大分子物质首先被吸附下来，从而净化了 氢气。时间可以通过程序控制，吸附饱和后的活性炭进行脱附再生，控制一定的温度并通 氢气吹赶，被活性炭吸附的氯化氢、氯硅烷等可以脱附出来,从而实现了活性炭吸附器的 重复利用。来自还原车间的尾气（包括氢

26、气、氯化氢、二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯化硅），经过鼓 泡气气换热器冷却后，进入鼓泡淋洗塔，用氯硅烷循环屏蔽泵数佛那个的低温氯硅烷鼓 泡淋洗，还原尾气中大局部四氯化硅、三氯氢硅绝大局部被溶解吸收后，返回氯硅烷贮罐 供氯硅烷循环屏蔽泵使用，富裕氯硅烷通过氯硅烷输送泵送往干法精僧工序。鼓泡淋洗塔中不被吸收的气体，经过还原尾气压缩机压缩，压力由常压升至0. 6Mpa, 经过压缩气-吸收气换热器、压缩气过冷气冷却后，冷凝下来的氯硅烷返回氯硅烷贮罐， 不凝低温气体进入吸收塔,其中绝大局部氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅在吸收塔内被低温 四氯化硅（贫液）吸收下来，吸收了氯硅烷、氯化氢的四氯化硅成为富液，进入富液贮

27、罐。 通过富液屏蔽泵输送，富液经过三级贫富液换热器、二级贫富液换热器、一级贫富液换热 器与贫液换热升温后，进入脱吸塔，控制一定温度（塔釜144。0和压力（塔顶0. 8Mpa）,氯 化氢以气体进入缓冲罐，返回三氯氢硅合成系统重新利用，二氯二氢硅以液态进入缓冲 罐，然后进行处理和外卖。脱吸后的四氯化硅称之为贫液,温度为144（,经过贫液水冷器 、一级贫富液换热器、二级贫富液换热器、三级贫富液换热器、贫液过冷器降温至-5（TC, 进入吸收塔重新利用。吸收塔内不被吸收的气体主要是氢气，其中含有微量的氯硅烷、氯化氢，为进一步净 化氢气，采用活性炭吸附器吸附氢气中的杂质；三个活性炭吸附器通过时间程序控制，

28、分 别进行吸附、再生、降温。在吸附过程中，活性炭吸附下氢气中微量的氯硅烷、氯化氢杂质, 通过带式过滤器过滤掉碳粉后，送到100立方纯氢储罐，供还原等工序使用。再生过程对 吸附饱和的活性炭吸附器加热、通氢气吹赶，氯硅烷、氯化氢随氢气经过过滤器过滤掉炭 粉后重新返回鼓泡淋洗塔鼓泡淋洗。降温过程是对再生后高温(19CTC)活性炭吸附器通 冷导热油进行降温。该工序能耗主要为导热油吸收的还原炉余热和电力。多晶硅还原：电解氢气或干法回收的高纯氢气，经导热油换热器加热至70CTC后，在 气体分布板后与经提纯洁化后的三氯氢硅在混合罐内均匀鼓泡，三氯氢硅蒸发，氢气与 三氯氢硅混合，此时控制混合罐压力0.2MPa

29、,温度2(TC,并控制氢气与三氯氢硅气体摩 尔比为10:1,混合气体出混合罐后在气-气换热器内与550C的还原尾气进行热交换，升 温至40(rc左右后进入还原炉，在105CTC的硅芯发热体外表发生还原反响，气体中所含 的硅将在热硅棒上还原沉积生长多晶硅，直至热硅棒的直径到达要求为止。反响后尾气 经过气-气换热器后进入干法回收系统。在还原炉内混合气体在硅芯发热体外表经过约12天的生长周期长成合乎要求的热 硅棒。热硅棒经冷却后即多晶硅棒，每炉次的多晶硅棒经过取样检测后，按照不同用户的 要求进行切割、滚磨、破碎、清洗、烘干等加工处理后，最后进行真空包装。该工序能耗为电力，同时输出导热油吸收的余热用于

30、其他供需加热。4.2主要生产工艺简图4. 3工艺的技术特点1、干法还原尾气回收：1955年，西门子公司成功开发了利用氢气还原三氯硅烷 (SiHCL)在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就 是通常所说的西门子法。西门子法中还原尾气采用湿法回收工艺，由于“湿法回收”中 采用水洗来除去氢气中氯化氢、氯硅烷，在损失氯化氢、氯硅烷同时，增加了废水的处理 量，并且水分及水中、空气中的杂质进入到氢气中，污染了氢气，必须另外采用氢气纯化 干燥装置将其纯化干燥后才能重新返回系统利用。湿法回收工艺消耗大、收率低,从而增 加了整个多晶硅生产本钱。因此在西门子法工艺的基础上，通过增加

31、还原尾气干法回收 系统、SiC氢化工艺，实现了闭路循环，于是形成了改良西门子法一一闭环式SiHCL氢 还原法。采用干法回收工艺，还原尾气中的各组分几乎可以100%别离回收，由于整个系 统是闭路循环，不引入新的污染源，故回收各组分品质稳定，可直接返回系统重新利用, 从而提高了收率，减少了消耗。采用改良西门子法，其特点为闭路循环系统，采用节能型 大还原炉、干法回收等技术，产品质量高，原辅材料及电力消耗大为降低，每生产1公斤 多晶硅的单耗与国内目前水平相比，各项单耗都大幅度降低。2、还原炉导热油冷却：由于多晶硅生产过程中各种物料要反复经过屡次加热、冷却 过程，如对生产中余热资源进行合理利用，那么可以

32、大大降低能耗。还原炉能耗占生产能耗 60%,因此对还原炉余热进行利用是余热利用的主要环节，还原炉用导热油冷却后，吸收 还原炉热量的导热油用于加热氢气，以及进入精储塔等加热物料，实现了余热回收利用， 根据实际的运行经验，还原过程的50%的余热得到再次利用，使得单位电耗大幅度下降， 同时由于还将使全厂的用水量下降大约60%。4.4设备能效指标核算4. 4. 1供电系统该工程生产装置为连续性生产，属易燃易爆的生产场所，为保证用电平安，用电负荷 为一、二级负荷，由两个独立电源供电，当一个电源故障，另一个电源可满足生产一、二级 负荷的要求。工程供电采用二路HOkV架空线路供电，厂内建110kv/10kV

33、变电站一座和 10kv/0. 38kV变电所三座对生产供电。在变压器选型方面，选用S10-16000kVA(110kV),P SllT250kVA(10kV),还原炉变 压器选用单台配电容量为2270kVA多晶硅专用调压变压器,该变压器能够合理调整多晶 硅还原工序随结晶过程带来的电阻变化引起的加热热功率变化，保证了结晶温度，解决 了多晶硅生产中物耗高、能耗高、本钱高、污染严重及难实现规模生产问题。在变压器选 型方面符合节能要求。在无功补偿方面，10kV侧采用还原炉电气系统配套的无功补偿装置,0. 38kV侧设电 容无功功率自动补偿装置，使补偿后功率因数不小于0. 9。符合国家节能要求。4. 4

34、.2干法回收设备干法回收设备主要由换热装置、吸收装置、储存装置和输送设备组成。吸收装置主要 有鼓泡淋洗塔、吸收塔、脱吸塔、活性炭吸附器、高效氢气过滤器等；换热装置主要有鼓泡 气气换热器、鼓泡塔氯硅烷换热器、压缩气吸收气换热器、压缩气过冷器、贫液水冷器、一 级、二级贫富液换热器、贫液过冷器、脱吸塔顶冷凝器、脱吸塔再沸器、导热油水换热器等; 储存装置有还原尾气缓冲罐、氯硅烷储罐、富液储罐、二氯二氢硅储罐、吸收塔出口缓冲 罐、吸附后纯氢储罐等；输送设备有氯硅烷循环屏蔽泵、富液循环屏蔽泵、冷油循环屏蔽 泵等。为提高吸收效率，在鼓泡洗淋塔还采用尾气压缩机提高尾气压力提高吸收效果。通过采用以上设备，干法回

35、收系统到达了氢气回收率100%、氯硅烷回收率100%、氯 化氢回收率100%,充分回收了尾气中的氢气和氯硅烷，并进行了重复利用，同时减少了 废弃的排放，既降低了物耗能耗，用减少了对环境的污染。4. 4. 3多晶硅还原设备(1)大型节能还原炉：12对棒大型节电还原炉生产多晶硅直径可达150mm，硅芯长 度可达2. 2m,单台年产量为40t,符合大规模生产的要求。(2)导热油循环冷却技术：还原炉中高温硅棒外表向炉壁辐射的热，由还原炉夹套 循环的导热油带出来，高温热油经不同途径释放热能后，再回到还原炉夹套，循环往复, 可回收还原过程50%以上的副产热能，保证了硅棒产品直径误差不超过数毫米。由12对

36、棒大直径还原炉与导热油循环冷却技术构成的系统，使多晶硅产品直接电耗由传统西门 子工艺的450kW h500kWh/kg-Si降250kW h/kg-Si以下。多晶硅还原设备采用12对棒大型节能还原炉，同时采用导热油循环冷却装置，提高 了产品质量和产量，合理利用了还原炉余热，减少了电耗，提高了电能利用率。4. 4. 4控制系统工程采用DCS全数字集散控制系统。该系统通过对生产负荷、温度、压力、流量等运行 参数的监测，自动控制调整运行工况。保证了生产装置的平安操作、平稳运行，可大大提 高产品质量和产量。该系统是目前先进的自动化控制系统，实现了对设备的自动控制，同时可以进行一 机多控操作，实行微机控

37、制，具有较高的稳定性。4. 4.5绝热结构工程绝热材料DN2350采用复合硅酸盐卷毡外包镀锌铁皮,DNW350采用防水型复 合硅酸盐管壳外包镀锌铁皮；保冷材料选用改性聚丙烯酰胺发泡外包镀锌铁皮。保温和 保冷材料的选取以及外防护材料的选取符合节能要求。4. 4.6其他设备制冷机组选型为jjzvLGF234Dz全自动经济器氟螺杆式压缩机组；制氢机组选型为 QCNB-100/1. 5型氢气纯化装置；制氮机组选型为BGpN29-132+NCHa-120变压吸附制氮 机组。以上设备的选用生产装置为当前先进的装置，具有运行效率高，能耗低的优点，选型 符合节能要求。4.5能效指标核算4. 4. 1年综合能耗

38、核算1、多晶硅生产耗电工程新增用电负荷为17250kW,全年生产用电为7981.6万千瓦时，折合标煤 26357. 9 吨。2、耗水工程全年用水量50000吨，单位多晶硅水耗为0. 14 t/kgo3、综合能耗工程综合能耗为26357. 9吨标准煤。4. 4.2新增工程的产值能耗新增工程万元工业产值综合能耗：26357. 9t:44638万元=0.59tce/万元（当量值）新增工程万元工业产值取水量：50000t+ 44638 万元12t/万元通过以上核算可以看出，工程实施后，单位产品综合能耗为75.8kgce/kg,单位产品 耗新鲜水量为0.14t/kg；万元工业产值综合能耗为0. 59tc

39、e/万元（当量值）；万元工业总 产值取水量为1. 12t。第五章节能措施分析4.1 节能措施1 .采用先进技术为了从根本上解决多晶硅生产中物耗高、能耗高、本钱高、污染严重及难实现规模生 产问题，本工程采用了 “导热油循环冷却技术、大型节能还原炉、还原尾气干法回收” 等节能技术。导热油循环冷却技术：还原炉中高温硅棒外表向炉壁辐射的热，由还原炉夹套循环 的导热油带出来，高温热油经不同途径释放热能后，再回到还原炉夹套，循环往复，可回 收还原过程50%以上的副产热能,保证了硅棒产品直径误差不超过数毫米。12对棒大直 径还原炉与导热油循环冷却技术构成的系统，使多晶硅产品直接电耗由传统西门子工艺 的450

40、kW h - 500kW h/kg Si降200250kW h/kg Si以下。导热油循环冷却技术，为 开发大型节能还原炉创造了条件，进而导热油循环冷却技术与大型节能还原炉配套投产, 使多晶硅产品的能耗大幅度降低。还原炉尾气干法回收：多晶硅还原尾气中的H2、HCl、SiHC13、SiCL等成分，经加压、 冷却到一定的条件后，其中的SiHCL.SiCL被冷凝别离出来，该混合物经别离塔后分 别得到SiHCL、SiCL SiHC13直接送还原系统生产多晶硅。压缩、冷凝后的不凝气体，主 要是H?、HC1,在加压低温条件下，通过特殊的别离工艺，使H2xHC1别离出来，无杂质、无 水分的纯压,返回还原工序

41、重复利用。还原尾气干法回收可使尾气不接触任何水份，将 其中的各种成份一一分开，不受污染地返回系统重复利用。还原尾气干法回收全部采用国产设备，是我国自行研究、设计的尾气干法回收装置， 运行证明，还原过程产生的尾气中各组分几乎100%可以得到回收，纯B消耗从传统西 门子工艺的35m3/kg降至1.5m3/kg以下，别离出的山、设1、氯硅烷等产品质量满足多晶 硅生产要求，全部返回系统使用，且系统能够适应多晶硅生产能力的变化。2、工艺节能改良西门子法技术的特点是密封运转、闭路循环，采用节能型大型还原炉（本工程的 核心设备），干法回收等技术，产品质量高，原辅材料及电力消耗大为降低，每生产1公斤 多晶硅的

42、单耗与周内目前水平相比各项单耗指标都大幅度降低。该工程在工艺节能方面采取了如下措施：1）工程采用干法还原尾气回收技术，回收效率高，降低了能耗。2）工程采用还原炉导热油冷却技术，使余热得以合理利用，大幅降低能耗。3）主要耗能单元的能源消耗均设计量仪表，为企业的能源管理提供数据支持。4）工程采用先进的精储、吸附等工艺和技术，有利于节约能源。5）工程优化装置设计，合理选择工艺参数，减少了过程能耗。6）工程合理安排换热流程，回收反响器出来的高温反响产物的热量，用于预热循环 苯、稳定塔进料和除盐水，充分利用了反响热，降低了燃料消耗。7）工程设备及管道布置时紧凑合理，减少了散热损失和压力损失，进一步使能耗

43、降 低。2 .设备节能本工程设备选型的原那么是主要设备立足国内，个别关键设备如处理含有氢气、氯化 氢和氯硅烷混和气的氢压缩机、液体氯硅烷输送泵、关键的分析设备、关键的阀门仪表等 可以考虑引进合资产品。1）将变压器并联运行，根据用电负荷大小及时调整变压器运行的台数以及功率因数, 确保变压器经济运行，节约电能。2）在变压器选型方面，还原炉变压器选用多晶硅专用调压变压器，该变压器能够合 理调整电压，保证了结晶温度。3）在无功补偿方面，10kV侧采用还原炉电气系统配套的无功补偿装置,0. 38kV侧设 电容无功功率自动补偿装置，使补偿后功率因数不小于0. 9。4）循环水泵、循环油泵、压缩机等安装变频器

44、。通过调节电动机的转速来调节风机、 水泵的流量，防止节流造成的损失，节约电能。5）针对主要耗能环节还原局部，选用节能型大还原炉，电力消耗大幅降低。6）选用新型高效机泵，以降低能耗。3 .余热的利用。本工程利用导热油回收节能型大型还原炉生产多晶硅产生的余热，在正常情况下， 用导热油回收还原炉的余热能满足各用热负荷所需热量，可用于冬季取暖及周边其他企 业的用热。4.2 废弃物处理和综合利用本工程所产生的固体废物主要是废吸附剂，送某某县环卫所进行无害化填埋，四氯 化硅为副产品可外卖生产其他产品。5. 3节能效果分析5. 3. 1节电效果分析根据统计，多晶硅生产电耗平均为350kWh/kg,本工程投运后，千克多晶硅电耗为 227kWh,生产每千克较平均水平低123kWh,据此按年产347.66吨多晶硅核算，年可节约 电能4276. 2万kWh,折标准煤14282.6吨（按0. 334kgce/kWh折算）。年可减排 C0235706. 4 吨，减排 SO2