年产200吨电子级多晶硅项目可行性研究报告书

山东鼎昌硅业科技发展有限公司年产200吨电子级多晶硅项目节能评估报告院长副总工程师项目负责人山东省工程咨询院二九年四月参与编制人员陈景福注册咨询师林源研究员刘铮注册咨询师丁旭注册咨询师史兆宪研究员庄乾涛工程师前言山东鼎昌硅业科技发展有限公司是依托山东鼎昌铁塔制造有限公司承建新注册的独立法人公司，山东鼎昌铁塔制造有限公司其是日照市建兴铁塔有限公司的控股公司，日照建兴铁塔有限公司是1998年初由镇办集体企业始建于1973年的城阳镇农修厂改制而成的民营企业。公司位于山东省日照市莒县工业开发区，与胶新铁路相伴、206国道为邻，交通便利，地理位置优越，现为国家中一型企业，国际质量体系认证企业，公司注册资本5000万元，公司经营范围为输电线路铁塔制、广播、通信铁塔造、安装；建筑机械；农用机械；矿用仪器制造、销售等。公司现占地80亩，建筑面积38298平方米，员工400人，其中各类工程技术人员108名。企业总资产366亿元，2008年全年总产值达到689亿元，销售收入589亿元，利税5421万元。主要产品有1050OKV输电线路铁塔、广播、通信铁塔、系列塔式起重机、施工升降机，产品广泛用于电力、通信、建筑等行业，是山东省生产电力塔、通信塔、建筑机械、热浸镀锌的骨干企业，也是国家电力部、国家广电总局、信息产业部、中国联通、中国移动铁塔定点生产厂家，2006年经国家电网集团综合评估，被成功列入输电铁塔一级合格供应商名单。公司技术力量雄厚，人才储备充足。拥有机械制造和钢结构工程专业高级工程师12人，中级技术职称人员96名，中专以上学历的人员占员工的40。公司多年来始终坚持，“科学技术是第一生产力”的发展战略，坚持狠抓技术进步，着力在科技创新上下功夫，具有较强的研制开发能力。公司秉承“以人为本、诚信经营”的管理理念，以市场为导向，以客户为关注焦点，不断提炼核心企业精神“建兴精神”。公司先后赢得了工商及金融机构授予的“全省诚信守法企业”、“AAA级信用企业”等荣誉称号。硅材料是第一大电子功能材料。我国多晶硅原料80以上依赖进口，多晶硅原材料的自给能力很低，2004年国内只生产了不到80吨的多晶硅，但却消耗了近2280吨的多晶硅，96以上由国外高价进口，2007全国多晶硅产量只有1130吨，而实际需求量11000多吨，缺口90，2008年国内产量4110吨，缺口80靠进口，致使我国半导体硅单晶材料工业和太阳能光伏电池材料陷入了受制于外国的尴尬、被动局面。太阳能电池用多晶硅按每生产1MW多晶硅太阳能电池需要1112吨多晶硅计算，我国2004年多晶、单晶太阳能电池产量为4845MW，多晶硅用量为678吨左右，而实际产能已达70MW左右，多晶硅缺口达250吨以上。到2005年底国内太阳能电池产能达到300MW，实际能形成的产量约为110MW，需要多晶硅1400吨左右，预测到2010年太阳能电池产量达300MW，需要多晶硅保守估计约4200吨，因此太阳能电池的生产也将大大带动多晶硅需求的增加。山东鼎昌硅业科技发展有限公司年产200吨多晶硅项目以生产多晶硅为主，计划开发单晶硅、太阳能光伏电池芯片和半导体芯片等系列产品。项目建成后，将推动电子信息产业和新能源产业在莒县的发展，为我国经济建设起到促进作用。项目总投资21087万元，年均净利润22361万元，所得税后项目投资财务内部收益率为11798，税后投资回收期为188年（含建设期）。项目有很好的经济效益。根据中华人民共和国节约能源法和山东省节约能源条例等有关规定，受山东鼎昌硅业科技发展有限公司的委托，我院依照有关法律、法规及节能标准对该项目的合理用能进行评估。我院在对该项目进行合理用能评估的过程中，得到了建设单位的积极配合，在此表示感谢同时，由于水平有限，再加上时间上比较紧，报告书中不足之处在所难免，敬请批评指正。二九年四月目录第一章概述111项目概况112评估依据113城市概述314企业简介615项目所在地能源消费概况8第二章项目情况分析921拟建工程922项目必要性和可行性分析923项目投资及分析14第三章能耗指标及分析1531能源消费构成1532项目能源消费状况1533能耗指标核算19第四章项目工艺、技术、设备能效指标2241项目主要生产工艺2242主要生产工艺简图2643工艺的技术特点2644设备能效指标核算2745能效指标核算29第五章节能措施分析3151节能措施3152废弃物处理和综合利用3353节能效果分析33第六章节能评估结论3561评估结论35第一章概述11项目概况项目名称年产200吨电子级多晶硅项目建设性质新建项目项目申报及建设单位山东鼎昌硅业科技发展有限公司企业性质私营有限责任公司建设单位法定代表厉启颂建设地点山东省日照市莒县城北工业园区内建设内容年产200吨电子级多晶硅（年产量太阳能级可达300吨）项目及与其配套的公用工程设施。能源消耗量电78916万KWH/年，水50000吨/年。12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清洁生产审核暂行办法（国家发展改革委、国家环保总局令第16号）8重点用能单位节能管理办法（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项目节能评估审查工作的通知（鲁政办发200742号）11日照市固定资产投资项目节能评估和审查办法12日照市“十一五”节能规划（二）产业政策和准入条件等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国家当前鼓励发展的产品、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山东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1工业企业能源管理导则GB/T1558719952聚氨酯泡沫塑料预制保温管CJ/T300219923工业设备及管道绝热工程设计规范GB5026419974用能单位能源计量器具配备和管理通则GB171672006（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20001256号）（五）合理用能方面的标准1评价企业合理用电技术导则GB/T348519982评价企业合理用热技术导则GB/T348619933蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求GB/T1271219914设备及管道保温绝热技术通则GB/T427220085设备及管道绝热效果的测试与评价GB/T817420086设备及管道绝热设计导则GB/T817520087节电措施经济效益计算与评价GB/T134711992（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GB1976220052中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值GB1861320023三相配电变压器能效限定值及节能评价值GB2005220064通风机能效限定值及节能评价值GB1976120055冷水机组能效限定值及能源效率等级GB195772004（七）项目可行性研究报告1、山东鼎昌硅业科技发展有限公司年产200吨多晶硅项目可行性研究报告13城市概述山东省日照市莒县，又称莒州，简称莒，位于山东省东南部，属新亚欧大陆桥头堡日照市，面积19524平方公里，人口108万。东接东港区和五莲县，西连沂水、沂南两县，南与莒南县毗连，北与诸城市为邻，北距青岛200公里，东距日照港68公里，206国道，225、335、336省道在县城交汇成网，日东高速公路和胶新铁路贯穿境内，胶新铁路在县城北2公里处建有二级站1处。莒县是块古老的土地，有着悠久的历史。早在中生代第四纪中期，莒地就是植物茂盛晡乳动物蕃生古人类繁衍的地方。到新石器时代，莒地已形成了以陵阳河大汶口文化遗志为中心的古代文化亚区。商代为古幕国，春秋时期为莒国，汉代为城阳国,莒故城为莒地区历代政治，经济，文化中心，是山东省重点文物保护单位和历史文化名城。悠久的历史，孕育了灿烂的莒文化。陵阳河遗址出土的陶制大口尊上的“图象文字”证明，早在7000年前，莒地区先民就创造了中国最早的古文字雏形。莒地故城堡遗址达十几处之多，古遗址古墓群已发现1291处；莒州地上地下文物丰富，县博物馆馆藏文物达12000余件，其中国家级文物200余件。莒文化经过历代莒人的发展和沉淀成为独具特色的史前文化，被公认为是和齐文化鲁文化并称的山东三大文化。莒县地处暖湿带，四季分明，寒暑适中，物产丰饶。盛产小麦、水稻、玉米、豆类、薯类，以及花生、桑蚕、茶叶、西瓜等，苹果、银杏、板栗、桃、柿、杏等干鲜果亦十分丰富，是全国粮食、油料、果品、蔬菜、生猪、肉食兔等重要生产基地。莒县矿产资源丰富，现已初步探明的矿产达38种，铁、铜等金属和石灰石、大理石、页岩粘土等非金属资源尤为丰富。莒县有沭河等大小河流26条，有青峰岭等大中小型水库226座，水资源充足。莒县南靠兖石铁路，北近胶济铁路，中有胶新铁路，东临日照港。206国道和016国道交汇莒城，交通十分便利。改革开放以来，莒县经济和社会各项事业得到长足发展，财政收入持续增长，连续10年保持财政收支平衡。基础设施建设有了根本性的改善。全县村村通公路，县道路全部实现了硬化；电信全部实现了交换程控化和传输数字化，国际互联网业已经开通；电力、供水设施日臻完善配套，供电网络科学合理，可靠性强，现有220KV变电站一座，110KV变电站6座，35KV变电站17座，年供电量达3866亿千瓦时，足以保证全县工农业生产和人民生活需要；县城供水系统已成网络，已建成现代化水厂五座，日供水可达10万吨，境内大小河流和大中小型水库年总储水量71亿立方米，年平均利用量646亿立方米，工业生产和居民生活用水有充分保障。卫生机构齐全，医疗设施先进，县属两处医院均达到二级甲等医院标准。城区整洁优美，三季有花，四季长青，城市绿化率达321，被评为省级卫生城。广播电视蓬勃发展，已并入全省有线电视传输网络，乡镇普遍建起了电视差转台。第三产业发达，已形成较现代化的服务网络，有大型商场，娱乐中心10余处，有设施完备的涉外宾馆酒楼15处，可为中外朋友提供优质服务。14企业简介山东鼎昌硅业科技发展有限公司是依托山东鼎昌铁塔制造有限公司承建新注册的独立法人公司。山东鼎昌铁塔制造有限公司是日照市建兴铁塔有限公司的控股公司。日照市建兴铁塔有限公司于1998年初由镇办集体企业始建于1973年的城阳镇农修厂改制而成的民营企业。公司位于山东省日照市莒县工业开发区，与胶新铁路相伴、206国道为邻，交通便利，地理位置优越，现为国家中一型企业，国际质量体系认证企业，公司注册资本5000万元，公司经营范围为铁塔制造与安装、建筑机械、土建施工等。公司现占地80亩，建筑面积38298平方米，员工400人，其中各类工程技术人员108名。企业总资产13亿元，2007年全年总产值达到32亿元，主要产品有1050OKV输电线路铁塔、广播通信塔、系列塔式起重机、施工升降机，产品广泛用于电力、通信、建筑等行业，是山东省生产电力塔、建筑机械、热浸镀锌的骨干企业，也是国家电力部、国家广电总局、信息产业部、中国联通、中国移动铁塔定点生产厂家，2006年经国家电网集团综合评估，被成功列入输电铁塔一级合格供应商名单。公司技术力量雄厚，人才储备充足。拥有机械制造和钢结构工程专业高级工程师12人，中级技术职称人员96名，中专以上学历的人员占员工的40。公司多年来始终坚持，“科学技术是第一生产力”的发展战略，坚持狠抓技术进步，着力在科技创新上下功夫，具有较强的研制开发能力。近年来，通过同研究院、大专院校合作，不断研制开发新产品，改进镀锌工艺，培植公司新的经济增长点。近三年来，先后开发SC200施工升降机、QTZ63C塔式起重机、50OKV输电线路角钢铁塔等；新产品，研制成功环保节能型热浸锌生产线，连续几年以过硬的质量优势迅速占领市场，取得了良好的经济效益，公司规模膨胀，夯实了企业的发展基础。公司设施、设备齐全，检测手段完善。拥有3600平方米四个高标准车间和鲁南地区最大的热浸镀锌生产线。有车、冲、钻、刨、剪、切、自动切割、锻压、焊接、起重等生产设备和工艺装备110余台套，其中有目前国内最先进的数控角钢、钢板生产线12条，数控火焰切割线一条。综合生产加工铁塔能力达到4万吨，公司拥有钢材、螺栓理化试验、无损探伤等检验、测量、试验设备100余台套，能有效对原材料、产品和生产过程质量进行控制。公司秉承“以人为本、诚信经营”的管理理念，以市场为导向，以客户为关注焦点，不断提炼核心企业精神“建兴精神”。公司先后赢得了工商及金融机构授予的“全省诚信守法企业”、“AAA级信用企业”等荣誉称号和铁塔类“全国用户产品质量满意、售后服务满意示范单位”、农业部“全国乡镇企业创名牌重点企业”。总经理厉启颂治厂从严务实，其本人被选为“日照市第十五届人大常委”先后获得“全国镇企业家”、“中国优秀企业家”、“日照市劳动模范”等荣誉称号。15项目所在地能源消费概况企业所在地为日照市。年日照市的万元能耗137吨标准煤。为完成“十一五”期间年均降耗指标，到2010年，万元生产总值能耗将下降到105吨标准煤，降低23。第二章项目情况分析21拟建工程山东鼎昌硅业科技发展有限公司年产200吨电子级多晶硅（年产太阳能级可达300吨）项目主要内容包括主工艺车间（还原车间、提纯车间、干法回收车间）、生产辅助车间、制氢站、制氮站、循环水站、热能转换站、综合仓库、维修及车库、变电站、三废处理车间、综合办公楼等工程。产品为直径150MM，长度2200MM多晶硅棒。22项目必要性和可行性分析221项目建设的必要性多晶硅是单质硅的一种形态。多晶硅在电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、手机、电子计算机等的基础材料。晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55左右，太阳能级多晶硅占45，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计太阳能级多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增长了17倍。专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。据悉，美国能源部计划到2010年累计安装容量4600MW，日本计划2010年达到5000MW，欧盟计划达到6900MW，预计2010年世界累计安装量至少18000MW。从上述的推测分析，至2010年太阳能电池用多晶硅至少在30000吨以上。据国外资料分析报道，世界多晶硅的产量2005年为28750吨，其中半导体级为20250吨，太阳能级为8500吨，半导体级需求量约为19000吨，略有过剩；太阳能级的需求量为15000吨，供不应求，从2006年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求的均有缺口，其中太阳能级产能缺口更大。据日本稀有金属杂志2005年11月24日报道，世界半导体与太阳能多晶硅需求紧张，主要是由于以欧洲为中心的太阳能市场迅速扩大，预计2006年，2007年多晶硅供应不平衡的局面将为愈演愈烈，多晶硅价格方面半导体级与太阳能级原有的差别将逐步减小甚至消除，2005年世界太阳能电池产量约1GW，如果以1MW用多晶硅12吨计算，共需多晶硅是12万吨，20052010年世界太阳能电池平均年增长率在25，到2010年全世界半导体用于太阳能电池用多晶硅的年总的需求量将超过63万吨。世界多晶硅主要生产企业有日本的TOKUYAMA、三菱、住友公司、美国的HEMLOCK、ASIMI、SGS、MEMC公司，德国的WACKER公司等，其年产能绝大部分在1000吨以上，其中TOKUYAMA、HEMLOCK、WACKER三个公司生产规模最大，年生产能力均在30005000吨。中国能源研究会提出，加速开发无污染、可再生的太阳能资源，力争到2025年建成500万KW的太阳能发电容量，使太阳能成为我国最主要的可再生能源，并预计不到10年，太阳能发电成本就会接近并低于煤电成本。能够大规模地实现光电转换的材料96以上仍然是硅材料。正由于硅材料对信息产业和新能源产业的特殊地位，各发达国家才将硅材料作为特殊的战略材料，严格控制技术转让，并垄断全球硅材料市场。我国多晶硅原料95以上依赖进口，我国的硅单晶材料快速发展，但关键的多晶硅原材料的自给能力却很低，2004年国内只生产了不到80吨的多晶硅，但却消耗了近2280吨的多晶硅，96以上由国外高价进口，致使我国半导体硅单晶材料工业陷入了受制于外国的尴尬、被动局面。进口多晶硅原料价格飞涨，严重影响硅材料企业生存，由于国际半导体工业的迅猛发展，以及两次海湾战争造成的国际石油价格暴涨的能源危机，日、美、欧各国纷纷立法促进硅太阳能电池的生产和应用，造成了对半导体级高纯多晶硅的巨大需求，也客观上促使国际多晶硅短缺、紧俏及价格暴涨。与两年前相比，区熔和直拉单晶硅用的多晶硅价格上涨了近一倍，太阳能用多晶硅价格涨了3倍多。虽然我国硅料工业起步较早20世纪50年代，但由于生产规模小、工艺技术落后、环境污染严重、消耗大、成本高，绝大部分企业因亏损而相继停产或转产。到2004年我国只剩下峨眉半导体材料厂和洛阳单晶硅有限公司两家生产企业，其生产能力仅为100吨/年，且能满足太阳能电池生产需要的硅料实际产量只有80吨。专家预计，2010年我国用于太阳能电池生产的硅料需求量将达到4365吨，2015年为162万吨。若不以自主知识产权改变国内多晶硅的生产现状，我国硅料工业受制于国际市场的状况将无法改变，这将危及我国光伏产业的进一步发展。开发利用绿色洁净能源太阳能已经成为当今世界能源的主流，太阳能是地球上取之不尽，用之不竭的绿色洁净能源，是大自然赐于我们人类的无穷无尽的宝贵财富。地球上的所有能量，都来自于太阳源源不断的能量供应，有关统计数据表明，太阳向地球每秒钟所送达的能量相当于500万吨煤。人们最早利太阳能，是将它转换成热能加以利用，后来光电效应的发现，使太阳能转化为电能，以致使太阳能的利用领域得到了扩展。早在50年代，第一个实用性硅太阳能电池在美国贝尔实验室诞生。不久被用于人造卫星发电系统上。迄今为止，太空中成千的飞行器，都装备了太阳能发电系统。尽管如此，太阳能电池在地面上的应用，却一直没得到广泛重视，在70年代，世界出现了第一次“石油危机”之时，地面大规模应用太阳能发电，才被列上许多国家的议事日程。当初，太阳能发电主要使用的是单晶硅太阳能电池。进入80年代中期，环境继能源之后，又成为国际社会普遍关注的焦点之一，人类又把目光集中到解决这两个问题的交叉点太阳能光伏发电上，从而大大加速了开发利用太阳能的工业步伐。近十几年来，随着人类对单晶硅材料光伏效应（使光能转化为电能）的发现，人们又将逐步将硅材料用于太阳能发电，为硅材料的应用扩大了范围，成为硅材料的又一重点应用领域。用硅材料（单晶硅、多晶硅）制造太阳能电池发电，是发展现代能源工业的重要领域之一，且不产生任何污染，呈现出日益诱人的发展前景。综上所述，该项目的建设是必要的。222项目建设的可行性（1）符合国家产业政策中华人民共和国可再生能源法第十七条规定，“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。”，该项目的建设为太阳能光伏电池的制造提供了产品原料。根据国家发改委产业结构调整指导目录2005年本鼓励类“二十四信息产业第38条6英寸及以上单晶硅、多晶硅及晶片制造”，该项目产品为直径150MM多晶硅棒，符合产业结构发展要求。因此发展多晶硅产业是符合国家产业政策要求。（2）技术上可行从国际多晶硅主要技术特征来看，多种生产工艺路线并存，产业化技术封锁、垄断局面不会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能、约占世界总产能的80。改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SICI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。本项目采用改良西门子工艺生产多晶硅，从技术上是可行的。（3）当地基础条件满足项目建设要求本项目选址在日照市莒县城北工业园区山东鼎昌铁塔制造有限公司厂区内，东临新亚欧大陆桥堡日照港，西靠国家级旅游风景区浮来山，胶新铁路相伴，206国道为临，交通便利，土地平整，视野开阔，紧靠110KV变电站，电源接入方便。交通方便，原辅材料、水、电供应条件好，环境适宜，有利于多晶硅生产。本项目生产所需原料为三氯氢硅，市场供应充足。综上所述，山东鼎昌硅业科技发展有限公司年产200吨多晶硅项目，可发挥原料、技术、公用工程、场地等方面的诸多优势，能为企业增加新的产品，增加企业的抗风险能力，提高企业的经济效益。23项目投资及分析如表21所示，本项目总投资21087万元，其中建设投资19142万元，流动资金为1945万元；年均净利润22361万元，所得税后项目投资财务内部收益率为11798，税后投资回收期为188年（含建设期）。表21主要财务评价数据指标汇总表序号项目单位数值备注一、基本数据其中外汇20万美元1总投资万元2108711建设投资万元1914212建设期利息万元13流动资金万元19452报批投资万元197263项目资本金万元197264年均营业收入万元446385年均总成本费用万元142426年均增值税万元58227年均营业税金及附加万元5828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22361二、经济评价指标1项目投资财务内部收益率（税前）15622基准值122项目投资财务内部收益率（税后）117983项目投资财务净现值（税前）万元1708254项目投资财务净现值（税后）万元1255015项目投资回收期（税前）年1666项目投资回收期（税后）年1887项目资本金财务内部收益率12161基准值138总投资收益率（ROI）141569资本金净利润率（ROE）11336本项目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，且符合国家项目资本金有关政策。第三章能耗指标及分析31能源消费构成该项目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。电耗年综合用电78916万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。本项目年综合用水量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。32项目能源消费状况321供配电项目设备新增电气容量为17250KW，考虑该项目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/038KV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，因此本项目仅需考虑非正常生产工况下的用热需要，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。322供水新增项目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，项目建设所在地地下水资源丰富，拟新建取水量1000M3/H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。324生产工艺、设备（1）生产工艺的选择本项目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1050硅芯发热体表面沉积、生长多晶硅。该工艺成熟、生产稳定、安全、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，吸收脱吸，吸附脱附等化工操作实现各组分的分离，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分离回收，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）主要用能设备本项目主要装置有主装置和辅助装置二部分。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。本项目核心设备为还原炉，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31。干法回收设备见表32。提纯设备见表33。还原设备见表34。表31主要工艺设备一览表设备类单位数量备注反应器类（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32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18004380V10M32鼓泡气气换热器5002300F3M33鼓泡琳洗塔140070004氯硅烷储罐14003380V4M35氯硅烷循环屏蔽泵Q15M3/HH45M106鼓泡塔氯硅烷换热器5002300F3M37氢压机LW9/004一062008压缩气吸收气换热器5002300F30M39压缩气过冷器7002500F40M310吸收塔377815411富液储罐12002050V2M312富液循环屏蔽泵Q15M3/HH45M1013贫液水冷器12001880F8M314一级贫富液换热器4502074F18M315二级贫富液换热器4502074F18M316贫液过冷器10002880F125M317脱吸塔60020001065018脱吸塔顶冷凝器4502374F11M319脱吸塔再沸器10002800F100M320二氯二氢硅储罐9001800V1M321吸收塔出口缓冲罐18004380V10M322活性炭吸附器20001100023吸附后纯氢储罐300014780V100M324导热油水换热器5002300F30M325导热油膨胀槽14003380V4M326冷油循环屏蔽泵Q15M3/HH45M1027袋式过滤器14002300F15M328高效氢气过滤器Q1200M3/H01M表32提纯设备明细表序号设备名称规格负荷，KW1合成粗馏1塔4202合戍粗馏L塔顶冷凝器5001400F20M33合成粗馏1塔顶再沸器7001200F22M34合成粗馏2塔6005合成粗馏2塔冷凝器8002000F65M36合成粗馏2塔再沸器10001150F44M37低沸物储槽18004380V10M38粗馏产品储槽18004380V10M39输送泵HJZM630/071510精馏1塔46011精馏1塔冷凝器5001400F20M312精馏1塔再沸器7001200F22M313精馏2塔60014精馏2塔冷凝器8002000F65M315精馏2塔再沸器10001150F44M316干法精馏1塔60017干法精馏1塔冷凝器8001500F50M318干法精馏1塔再沸器11001400F62M319干法精馏2塔90020干法精馏2塔冷凝器10002000F110M321干法精馏2塔再沸器14001400V110M322精馏产品储罐18004380V10M323高沸物储罐22005780V20M324原料罐22005780V20M325回收罐18004380V10M3表34还原设备明细表序号设备名称规格负荷，KW112对棒还原炉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液氩储槽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41002000281012016超声波清洗机KWSQ104217烘箱AH47AH480变压器选型是110KVS1016000KVA,10KVS111250KVA。还原炉配电容量为2270KVA。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QCNB100/15型氢气纯化装置。制氮机组选型为BGPN29132NCHA120变压吸附制氮机组。33能耗指标核算331电耗核算根据生产工艺及设备选型，各耗能工质消耗见表35。表35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NM3/MIN43氮气NM3/MIN4间断4氢气NM3/MIN125软化纯水T/H20通过计算，各工序电耗核算见表36。表36各工序电耗核算表一、制氮电耗序号项目名称单位数量1每分钟氮耗量NM3/MIN42负荷运行系数083单位时间实际耗氮量NM3/H1924制氮系统制氮单耗KWH/NM30255单位时间制氮单耗KW48二、制氢电耗序号项目名称单位数量1每分钟氢耗量NM3/MIN122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、制纯水电耗序号项目名称单位数量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、制冷电耗序号项目名称单位数量1冷水额定回水温度122冷水额定出水温度73冷水额定流量KG/H2000004制冷系统供冷量KJ/H41816005制冷功率KWH116166制冷系数COP457制冷输入功率KW2581根据工艺要求，还原炉结晶周期为12天，每周期电耗计算及年耗电计算见表37。表37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18160071271228836610562压缩空气电耗20006120288345603制氮电耗4848288138244制氢电耗3603602881036805制冷电耗25807181288520386制纯水电耗4040288115207其他工序电耗3000824028869120每周期合计137013945798年产品周期按20核算，年电耗合计78915954年耗电折标准煤（按0334KGCE/KWH折算）,TCE263579332多晶硅产量核算本项目产品为直径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0932M3多晶硅棒，根据多晶硅密度为233T/M3，单炉产量为217T。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34766吨。333综合能耗核算能耗综合核算见表38。表38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，TCE1电KWH789159540334KGCE/KWH263579合计263579通过以上核算该项目实施后年耗电78916万KWH；多晶硅综合耗电为2270KWH/KG，折标准煤量为153579吨，多晶硅综合能耗为758KGCE/KG。第四章项目工艺、技术、设备能效指标41项目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711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、安全性高、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。本新增项目采用改良西门子法，主要生产工艺包括三氯氢硅分离提纯、干法尾气回收、多晶硅还原三部分和换热，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分离的一种操作，通过提纯塔把三氯氢硅、四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。经过如此多次反复部分气化和冷凝，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馏塔提纯，其中一、二塔为第一组，三、四塔为第二组，物料经精馏一二塔连续提纯，控制一定的温度、压力、回流比，精馏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、四氯化硅和部分高沸点杂质）进入精馏二塔，精馏二塔塔顶出三氯氢硅粗馏产品，送往精馏进一步提纯，塔釜出高沸物。第一组精馏产品经第二组精馏三、四塔进一步连续提纯，控制一定的温度、压力、回流比，精馏三塔塔顶出低沸物，送往原料罐，塔釜出中间产品（如三氯氢硅、四氯化硅等）进入精馏四塔，精馏四塔塔顶出精馏产品送往还原工序，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，回收精馏一塔塔顶出低沸物，送往原料罐，塔釜出中间产品（如三氯氢硅、四氯化硅等）进入回收精馏二塔，回收精馏二塔塔顶出三氯氢硅精馏产品，送往还原工序，塔釜出料送往回收精馏三塔，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、四氯化硅绝大部分被溶解吸收，溶解度小的氢气、氯化氢、二氯二氢硅便分离出来。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，若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分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，氢气分离出来。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分离出来。活性炭吸附脱附从吸收脱吸系统中分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，还原尾气中大部分四氯化硅、三氯氢硅绝大部分被溶解吸收后，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馏工序。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06MPA，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，其中绝大部分氯化氢、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）和压力（塔顶08MPA），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50，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，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（190）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700后，在气体分布板后与经提纯净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02MPA，温度20，并控制氢气与三氯氢硅气体摩尔比为101，混合气体出混合罐后在气气换热器内与550的还原尾气进行热交换，升温至400左右后进入还原炉，在1050的硅芯发热体表面发生还原反应，气体中所含的硅将在热硅棒上还原沉积生长多晶硅，直至热硅棒的直径达到要求为止。反应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表面经过约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其他供需加热。42主要生产工艺简图43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（SIHCL3）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成本。因此在西门子法工艺的基础上，通过增加还原尾气干法回收系统、SICL4氢化工艺，实现了闭路循环，于是形成了改良西门子法闭环式SIHCL3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分离回收，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多次加热、冷却过程，如对生产中余热资源进行合理利用，则可以大大降低能耗。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，以及进入精馏塔等加热物料，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。44设备能效指标核算441供电系统该项目生产装置为连续性生产，属易燃易爆的生产场所，为保证用电安全，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。项目供电采用二路110KV架空线路供电，厂内建110KV/10KV变电站一座和10KV/038KV变电所三座对生产供电。在变压器选型方面，选用S1016000KVA（110KV），和S111250KVA（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、成本高、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，038KV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09。符合国家节能要求。442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，干法回收系统达到了氢气回收率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。443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22M，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表面向炉壁辐射的热，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