浅析多晶硅生产中节能降耗

浅析多晶硅生产中节能降耗

华国军

亚洲硅业（青海）有限公司青海省西宁市810000

摘要：随着环境污染和能源浪费的现象逐渐严重，各个国家都开始积极地进行新能源的研究与开发，太阳能发电技术的使用受到了全世界的广泛关注，多晶硅产业正在以惊人的速度发展壮大。太阳能是一种新型的可再生清洁能源，能够有效缓解世界各地的资源和环境问题，许多国家已经将太阳能作为重要的新能源进行使用。本文将针对多晶硅生产中的节能降耗进行分析。

关键词：多晶硅生产；节能；降耗

引言

长久以来，在全球经济发展的过程中，造成了环境问题频发以及能源过多消耗。因此，近些年世界各国纷纷加大新能源研发力度。在众多新能源当中，太阳能作为可再生的清洁能源得到了世界各国的广泛关注，并在太阳能发电领域的应用效果十分理想。多晶硅是太阳能发电所需的重要材料，其技术水平直接影响行业发展。

一、浅析国内多晶硅发展的近况

我国对于环境以及能源方面的保护一直都保持着高度重视的状态，先后也出台了一系列的有关于环境及能源保护方面的政策，也取得了一定程度的效果；但是，由于有许多的能源都属于不可再生的能源，即使国家再怎么出台相应的政策这种不可再生能源还是会在不断地减少。因此，国家开始加大对一些可再生能源以及绿色能源的开发、研究以及探索，对这些能源也越来越重视起来。现今气候变暖对全球的影响越来越恶劣，这也使得开发和研究新能源就更加迫在眉睫，越来越重要的事情。目前，多晶硅是太阳能发电中的最主要的材料，同是也是可再生能源，因此，多晶硅的发展也受到了世界各国的关注和重视。最近几年国内多晶硅得到了高速发展的同时也带动了与之有关的各相关产业的生产及发展，但由于受到国际环境和金融危机的影响使得国内多晶硅出现生产过剩的现象越来越严重，从而使国内多晶硅市场竞争越来越强烈，进而使其价格一直走下坡路，也使得生产企业面临巨大的生存压力。

二、我国多晶硅生产的流程

我国多晶硅的生产方式以改良西门子法为主，改良西门子法生产多晶硅主要有制氢、TCS合成装置、精馏装置、还原装置、还原尾气回收、产品整理、三废处理和辅助公用工程等工序组成。

冶金级硅、STC、氢气和催化剂在反应器中合成TCS，反应产物经精馏装置分离提纯，精馏提纯分离出的STC送至TCS合成装置循环使用，高纯TCS送至还原装置进一步反应，生产多晶硅产品，进过后处理破碎包装后外卖。还原装置副产物经尾气回收装置分离出的TCS和氢气送至还原装置循环使用，副产物STC作为原料送至TSC合成装置进行氢化反应生产TCS，继而重复利用。

三、多晶硅生产中的节能降耗措施

（一）整合还原工艺降低能耗

1.优化大型还原炉

多晶硅生产所需的必要设备是还原炉，大量的事实证明还原炉越小在生产中所消耗的能量就会越多。国内还原炉的技术及发展虽然得到了一定的提升，在节能降耗上也取得了一定的成绩，但相比于发达国家而言还存在着很大的差距。因此，我国应该加大力度对大型还原炉的整合、研究，如果研发出更大的还原炉，那么在生产中的产量得到明显提高的同时所消耗的能量也会越来越少，从而实现节能降耗的目的。

2.运用硅芯热启动技术

硅芯热启动技术是一种较为普遍使用的节能技术，这是由于它在生产的过程中起到很好的节能降耗的作用。

（1）通过降低硅芯炉的温度来达到节能的目标。其主要是在使用时要对预热等离子再对等离子体进行加热来使硅芯炉的温度得到有效地降低并将电压击穿。

（2）降低硅芯的导电率。可以适当地添加一些杂质的方法来有效地降低硅芯的导电率并以此为降低在生产中所使用的电流和温度，从而实现节能降耗的目标。

（3）优化电控系统。在生产多晶硅的全过程中需要沧海横流巨大的电能，如果对其电控系统进行有效地优化就可以大大地减少生产所需的电能。在生产的过程中要根据生产的实际工艺及相关条件来对电压和电流进行合理地调节，使电压和电流间得到最优的结合。另外还可以设计一些特殊的电控系统来降低电磁及其他辐射对多晶硅的破坏，理而使倒炉的次数得到有效地控制，进而实现节能降耗的目标。

（二）着重废物与废热利用问题

进行多晶硅产生时，往往有着许多废物与废热产生，将它们进行回收利用，可实现节能降耗的目的。传统多晶硅制造工艺，产生大量高盐废水，它们不仅污染环境，处理起来也十分麻烦，因此需采用全新工艺手段把它们有效利用起来。业内已有部分企业采取焚烧废气的办法，对废水进行回收利用，这种方法处理废水效果十分理想。对于生产中废热的利用，也能很好的实现企业节能降耗的目的，因此需要改进工艺提高废热利用率。

（三）硅芯热启动技术

使用硅芯热启动技术来实现多晶硅生产中的节能降耗主要分为两个方面，一方面是加强等离子预热启动硅芯技术的使用，通过加热等离子体的形式来降低硅芯炉的温度和击穿电压，从而实现节约能耗的目标。另一方面是采用硅芯掺杂工艺，将B、P等元素加入到硅芯制作的过程中，这样硅芯的导电率就降低了，当硅芯使用的过程中，其温度和电压也会随之下降，从而实现节约能耗的目标。

（四）电控系统优化

多晶硅生产过程中会消耗巨大的电能，不利于我国节能减排计划的落实。因此，技术人员可以采用优化电控系统的方式来实现多晶硅生产中节约降耗的目标。首先，根据多晶硅生产的工艺条件进行分析，对其生产过程中的电压和电流进行优化，确保电流与电压的平衡性。其次，尽可能减少电磁辐射对多晶硅产品的影响，通过优化电控系统的方式来减少还原炉内的电磁辐射，这样在多晶硅生产的过程中就不会受到电磁辐射的干扰，进一步实现节约能耗的目标。

（五）反应精馏技术

反应精馏技术是我国从国外引进的一种先进的多晶硅生产技术，能够有效地实现多晶硅生产中节能降耗的目标。以反应精馏技术中的湿氮除硼技术为例，在精馏的过程中加入适当的氮气和氢气，精馏过程中的少量水分会与氯硅烷发生反应，从而生成具有吸附作用的聚合物，聚合物会对精馏过程中的硼元素和磷元素进行吸附，从而实现提纯的效果。而利用这种方式去除多晶硅生产中的硼元素和磷元素能够减少后续精馏步骤，进一步实现了节能降耗的目标。

（六）尾气干法回收工艺的优化

尾气干法回收工艺是精馏系统中的重要组成部分，通过冷凝技术、吸附技术、压缩技术对尾气中的氢气、四氯化硅、氯化氢等气体进行分离，并且根据多晶硅生产工艺流程中所需要的条件进行循环使用，在降低有害气体排放对环境造成污染的同时，充分地将尾气中的各种气体进行回收利用，提高各分组的回收效率，在降低回收能耗的同时，实现多晶硅生产中节能降耗的总体目标。

（七）优化TCS净化工艺

在多晶硅的生产过程中，TCS提纯也会消耗大量的能量。目前在我国使用最多的TCS净化技术主要是反应精馏技术，大部分的杂质如B和P可以排除，从而大大降低了精馏塔的理论板数，还可以通过合理的能源，最佳匹配之间的温差多次整改，为了有效降低可以检查，平衡，然后通过热集成技术来优化生产工艺，达到节能降耗的目的。

结束语

综上所述，多晶硅是太阳能产业发展的重要基石，其发展当中有机融合节能降耗技术已然成为行业趋势。因此，加快推进多晶硅生产中节能降耗应用，认真分析研究其节能降耗设计策略思路，从而实现产品低成本高品质，以此推动我国太阳能产业快速发展。

参考文献

[1]王倩.多晶硅生产中节能降耗分析[J].中国战略新兴产业,2017(12):151.

[2]李万存,刘兴平.多晶硅生产过程中的节能降耗技术分析[J].海峡科技与产业,2017(3):142-143.

[3]涂志文.多晶硅生产的节能减排措施[J].江西化工,2018,139(05):201-202.