工业硅丶多晶硅冶炼项目安全条件论证报告

3.1.5消防供水3.1.5.1稳高压消防给水系统项目多晶硅装置区采用稳高压消防给水系统。单套多晶硅装置消防用水量：1801/s考虑，压力：1.0MPa,火灾延续时间3小时，火灾时总的消防用水量为1944m3。由于厂区占地面积较大，为保证消防水压力，设置1>2套高压消防给水系统。其中多晶硅设置一套，为多晶硅装置及其辅助设施提供稳高压消防水;工业硅建一套，为工业硅装置及其附属设施提供稳高压消防水。两套高压消防给水系统均包括一座消防泵站和一套消防管网。3.1.5.2晶硅消防泵站：.消防水池消防水池为地下式结构水池分2个，LXHXB=20X10X5.3m,池顶标高-0.2m,池底标高-5.5m,水深5.0m,有盖。覆土1330mm,保温、防冻。单个有效容积1000m3,总有效容积2000m3..消防泵房消防泵房泵房平面尺寸：18.0mX9.0m,泵房梁底净高4.5m。内设有1台电动消防泵、1台柴油消防泵、两台消防稳压泵及隔膜式稳压罐。电动消防泵性能：Q=180L/S,H=100m,电机功率280kW。柴油消防泵性能：Q=180以S,H=100m,柴油机功率194kW。稳压泵性能：Q=18m3/h,H=80m,电机功率UkW。泵房内设手动单梁起重机SDQ-5一台，起重量为5吨，跨距为7.5m。隔膜式稳压罐:型号为XQBO.8T.2。消防泵组和稳压泵组采用足自动/远控/就地三种方式，配套自动控制硅和配电柜。3.1.5.3工业硅消防泵站：.消防水池消防水池为地下式结构水池分2个，LXHXB=20X10X5.3m,池顶标高-0.2m,池底标高-5.5m,水深5.0m,有盖。覆土1330mm,保温、防冻。单个有效容积1000m3,总有效容积2000m3。.消防泵房消防泵房泵房平面尺寸：18.0mX9.0m,泵房梁底净高4.5m。内设有1台电动消防泵、1台柴油消防泵、两台消防稳压泵及隔膜式稳压罐。电动消防泵性能：Q=180L/S,H=100m,电机功率280kWo柴油消防泵性能：Q=180L/S,H=100m,柴油机功率294kW„稳压泵性能：Q=18m3/h,H=80m,电机功率11kW.泵房内设手动单梁起重机SDQ-5-台，起重量为5吨，跨距为7.5m。隔膜式稳压罐：型号为XQB10T.2。消防泵组和稳压泵组采用足自动/远控/就地三种方式。配套自动捽制硅和配电柜。.地下消防管网：本系统由地下消防水管网环状布置供水，安装分段阀，以确保本系统的可靠性和安全性。多晶硅消防主管网DN350mm,工业硅消防主管网DN350mn],两套高压消防管网通过连通阀连接。管网上设地上式消火栓DN150mm。在甲类塔群、罐区两侧设消防水炮。3.3.1.6供电.电源状况本项目动力消耗巨大，总用电负荷为315.OMW（其中：多晶硅100MW,工业硅215.0MW）,为此配套建设2X150MW自备电站，满足项目电力、蒸汽的需要。2X150MW自备电站通过玉阿110千伏变电站与电网相联，自备电厂年发电按7000小时计，年发电量L9X109kWh,供电的可靠性有保障。.电力负荷性质及对电源要求⑴本项目属高新技术产业、产值高、技术先进，生产过程中有易燃、易爆及有毒介质产生，所以对供电可靠性要求较高，中断供电将造成人身伤亡及重大经济损失。此类负荷约占总负荷的5%,属一类负荷特别重要的负荷，如氢化炉及还原炉的夹套冷却水泵和底盘冷却水泵、事故风机、仪表电源、火灾报警、事故照明、废气处理等；另外工艺及辅助生产装置中大部分负荷当发生停电时，会造成系统停车，需要较长时间才能恢复，造成较大的经济损失，属二级负荷，约占总负荷的90%；其余负荷如厂前区、综合修理、仓库等为三级负荷，约占总负荷的5%。⑵对于二级及以上的负荷需用双回路供电，其中一回故障时，另一回能带大部或全部负荷，使生产不致中断。二级及以上的用电负荷应由二个独立电源供电,当一个电源故障时，另一电源不致同时受到损坏。一级用电负荷中特别重要负荷,中断供电将发生中毒、爆炸、火灾的负荷除双电源供电外还应有应急事故电源供电。三级用电负荷对电源无特殊要求。.电力负荷估算⑴5000吨/年多晶硅项目用电负荷估计需100.0MW。10万吨/年工业硅用电负荷估计需215.0MWo两期合计用电负荷估计需315.0MWo年运行时间7200小时，年需要用电量约为2.05X109kWh。应急事故负荷估算约6260kW。.供电方案及设计原则⑴供电电源①llOkV总变电站双母线分段，设置5台110/10kV变压器为多晶硅项目供电，每台变压器负荷率50%,当一台变压器退出运行，可切换至此另一变压器供电。当一台主变或一段母线故障或停电检修时，余下正常工作的变压器能带全部的•、二级负荷。llOkV主接线方式为双母线。10kV主接线方式为单母线分段。②采用4台1600KW柴油发电机（多晶硅装置使用）,采用4台1600KW柴油发电机（工业硅装置使用），1台1000kW应急发电机。③每条工艺生产线的特别重要一级负荷接于低压应急母线段，正常时由系统母线供电，当两路电源同时故障时，由应急发电机供电。（主要供还原炉停炉用水泵、事故风机、废气处理等）④当火灾发生且电力系统中断供电时消防设备将由柴油泵驱动。⑤工艺生产用的DCS电源由不间断电源装置采用UPS供电。⑥事故照明由EPS供电。⑥总变综合自动化微机监控系统电源、电气开关设备的操作保护装置电源采用蓄电池直流供电。综上所述，本项目的电源是可靠的，能满足本项目所需用电负荷对供电电源的要求。3.1.7供水.水源本项目建成后的总日用水量约为L8万方/日，来自外部水厂供水工程为本项目设有生产给水和生活水接口，可供该项目水量3万方/日、水质、水压完全满足项目建设要求。本项目水源地选定为胜利水库库容1.8亿立方米。.供水概况本项目5000吨/年多晶硅生产装置及其配套装置需要生产水量为861.2m3/ho从外部生产给水管网接入2根DN500生产给水管线，本项目界区的接管压力0.40MPao需要生活水量为IL20m3/ho从界外发展区生活给水管网接入1根DN100生活给水管线，本项目界区的接管压力0.40MPa。10万吨/年多晶硅生产装置及其配套装置需要生产水量为450m3/ho从外部生产给水管网接入1根DN500生产给水管线，本项目界区的接管压力0.40MPao.3.1.8工协作条件本项目的建筑施工单位和设备安装制作单位，施工安装资质均符合国家相关规范要求，本工程安装单位可立足本地或面向社会招标确定。钢材、木材、水泥均能满足供应，地方建材砖、砂、石等也很丰富，可满足本工程的施工级安装要求。3.3.1.9市地区规划的关系和生活福利区的条件市铅锌冶炼项目厂址拟定于市城区西南方向、阿和3＞公路13公里处西侧荒漠地内。由市统一规划，规划将公共设施用地布置于厂区的东北部，厂区公建配套设施建设以综合园区为主体，可同时方便服务于居住区和厂区，形成综合服务区，内部安排行政办公、商业金融、贸易咨询等设施，构成行政管理中心和商业文化中心。其他公建设施如中学、医院、体育设施等可依托市。3.3.1.10占地面积、需征地情况市铅锌冶炼项目厂址拟定于市城区西南方向、阿和公路13公里处西侧荒漠地内的工业园区，由市统一规划，序号项目单位数量备注本项目用地面积m26500002建构筑物占地面积m21830003露天设备用地面积m2968004地下管线及地上管线估计占地面积m2859085露天堆场及露天操作场地占地面积m2893446道路及广场占地面积m21563007其他m2386488行政办公及生活服务设施用地面积所占比重%7%9建筑系数%4810场地利用系数%51.7611厂区绿化率%1812多晶硅项目占地面积公顷29.513工业硅项目占地面积公顷35.53.3.2厂址方案为实现物料的综合回收利用，减少物料运输距离，初步决定工业硅和多晶硅项目就近建设。根据市城市发展规划及和业主协商，市工业硅和多晶硅项目拟建在市城区西南方向、阿和公路13公里处西侧荒漠地内的工业园区。3.3.3原料及燃料供应3.3.3.1工业硅项目生产工业硅的主要原料是含硅矿石和还原剂，生产过程中还要消耗电极。采用本工艺生产工业硅要求原料是优质硅石，还原剂选用石油焦，电极选用石墨电极。另外，在生产高端产品时，还需要一定量的氧气。公司拥有矿业有限责任公司100%的股份。矿业与矿业工业整合重组后，矿业公司占石英矿65%股份，原矿业占35%股份。公司已拥有优质石英硅矿，可开采量1500万吨，石英硅矿开采成本仅内地价格的1/5,拟建的10万吨/年工业硅项目可为多晶硅供应工业硅原料。3.3.3.2多晶硅项目本项目5000吨/年多晶硅所需外购的主要原料及化学品用量见表3.3.3.-2表3.3.3-2主要原料及化学品用量见表序号名称单位年用量来源1工业硅吨6500地区2原盐吨14200地区3硝酸吨2096国内市场4氢氟酸吨210国内市场5生石灰吨1260地区石灰石吨14000地区7高纯石墨件吨110国内市场8多晶硅包装袋万个28国内市场本项目主要原料为工业硅粉和原盐，在自治区及周边地区即有生产。3.4工业硅、多晶硅工艺简介3.4.1工业硅生产技术方案3.4.1.1生产工艺技术概述工业硅是硅石在矿热电炉中进行二氧化硅碳热还原反应所取得的产品，生产技术已成熟。工业硅熔炼就是用还原剂还原矿物原料中的二氧化硅制取硅，其总反应为：Si02+2C=Si+2C0o矿热电炉是工业硅的主要生产设备。目前世界工业硅矿热电炉向大容量、旋转、半密闭方向发展，有的已经达到48MV-A,国内也正在淘汰容量10MV-A以下的矿热电炉。随着生产装置的大型化，操作的机械化、自动化水平也在不断提升，有的实现了原料制备、配料、加料、电炉控制的计算机控制；对烟气采取净化处理措施，烟罩密封性也在改进。矿热炉电极多采用大截面半石墨化电极或焙烧炭素电极。3.4.1.2主要生产工艺流程SHAPE图3.4.LT工业硅生产工艺流程图工业硅生产的工艺流程是：原料制备f混料f加料一熔炼f精炼一铸锭f破碎f包装。原料制备：将硅石原料破碎到一定粒度；将还原剂（可以因地制宜地米用木炭、石油焦加木屑）加工到一定粒度。混料：将制备的硅石原料与还原剂按一定比例混合。加料：将混合后的硅石原料与还原剂按一定技术要求，加入矿热炉内。熔炼：完成还原硅过程。精炼：对硅熔体进行精炼。铸锭：将熔体铸成硅锭。破碎：将硅锭破碎到一定粒度。包装：对破碎后的成品进行包装。为了满足多晶硅生产需要，必须把标准工业硅产品加工成硅粉。硅粉生产工艺为：破碎一研磨一分级-包装破碎：将工业硅破碎到一定粒度。研磨：将破碎后的工业硅磨成需要的硅粉分级：对研磨后的硅粉分级包装：对产品进行包装1.3主要技术特点本项目采用“全油焦”生产方法。即冶炼用还原剂全部由石油焦。其原料路线具体是：将硅石从公司矿山运回后，通过人工挑选，再将合格硅石用水清洗除去泥土等杂质，再用破碎机破碎至20—100mm,然后筛分，再水洗除去碎石、石粉等，经称量后与石油焦按照一定比例混匀，将混匀后的合格料送至冶炼炉进行冶炼除杂，生产出合格产品。为了提升工业硅质量，在上述基础上对硅进行炉外氧化精炼，精炼工艺简述:从氧气站和空压站输送来的氧气和压缩空气经计量由耐热橡胶管输入硅包底部散气砖中与刚出炉的硅液进行反应，脱除杂质Ca和A1。在出炉前2-3min,先向包底通入压缩空气，以防止硅液灌入透气孔，当硅液达1/3硅包深度时，即可开启氧气进行氧化精炼。待出完炉堵眼后并完成精炼，（铝、钙等含量达要求值以下）即可关闭氧气，并将砖包由出炉小车拉至浇铸间进行浇铸，倒完硅液后继续通入压缩空气3-5min,防止散气孔的堵塞，稍后即可拔去热耐橡胶管，并扒去硅渣，等待出下一炉。该项目所用的全油焦高纯工业硅生产技术，是对我国工业硅生产技术在生产领域内的创新，填补了国内空白，有利于我国工业硅行业及多晶硅太阳能电池行业的整体提升。3.4.1.4物料消耗定额表和物料平衡表.主要物料消耗定额（见下表）图3.4.T主要物料消耗定额表产出物/每吨投入物料硅石（吨）石油焦（吨）石墨电极（吨）电（万度）水（吨）5XX义2.031.30.081.2204XXX3XXX2XXX硅粉0.11合计2.141.30.081.2202、物料平衡（见下表）图3.4-2物料平衡表投入产出序号物料名称数量（t/a）备注序号物料名称数量（t/a）备注1硅石214000水洗后合格15X义X工业硅30000出售2石油焦13000024XXX工业硅30000出售3石墨电极800033XX义工业硅20000出售4空气334000按02量计算4XXX工业硅10000自用、出售5硅粉10000出售6CO2气体613600排放7烟尘400排放合计716000合计7160004.2多晶硅生产工艺方案选择2.1工艺技术流程本项目生产拟采用第三代改良西门子法。第三代改良西门子法主要分为三氯氢硅的合成和三氯氢硅的还原两步：①三氯氢硅的合成用冶金硅和氯化氢为原料，在氯化炉中进行反应。三氯氢硅的沸点为31.5C,与绝大多数杂质氯化物的挥发温度相差较大，所以可用精储法提纯,三氯氢硅极易挥发和水解，产生强腐蚀性的盐酸，因此精镭设备必须防止水汽和空气混入。②三氯氢硅的还原采用化学气相沉积的方法，使还原的硅沉积在母材上，经过几次精馈后，就可以得到高纯的三氯氢硅，采用高纯氢气进行还原可以沉积出高纯多晶硅料。实际生产过程比较复杂，现在国外企业普遍采用第三代闭路循环，各种气体循环使用，大大减少了原料消耗，同时减低了对环境的污染。本项目产品采用的工艺流程如下图所示。图3.4-2多晶硅产品生产工艺流程图3.4.2.2主要工序组成：本项目多晶硅装置总规模为5000吨/年，年生产3000吨太阳能级多晶硅和2000吨电子级多晶硅。装置工艺流程由以下主要工序组成：.氢气制备与净化工序.氯化氢合成工序.三氯氢硅合成工序.合成气干法分离工序.氯硅烷分离提纯工序.三氯氢硅氢还原工序.还原尾气干法分离工序.四氯化硅冷氢化工序.氯硅烷贮存工序.硅芯制备工序.产品整理工序.废气和残液处理工序.工艺废料处理工序.液氯贮存及汽化工序.分析和产品检验3.4.2.3工艺流程描述：3.4.2.3.1氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却、分离液体后,进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐,然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。出氧气贮罐的氧气送去装瓶或放空。3.4.2.3.2氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。为保证安全，本装置每条生产线设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收装置因负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。3.4.2.3.3三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。在三氯氢硅合成炉内，硅粉与氯化氢气体形成沸腾床并发生反应，生成三氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷、氢气等产物,此混合气体被称作三氯氢硅合成气。反应大量放热。合成炉外壁设置有水夹套,通过夹套内水带走热量维持炉壁的温度。出合成炉顶部挟带有硅粉的合成气，经三级旋风除尘器组成的干法除尘系统除去部分硅粉后，送入湿法除尘系统，被四氯化硅液体洗涤，气体中的部分细小硅尘被洗下。除去了硅粉而被净化的混合气体送往合成气干法分离工序。出合成炉顶部挟带有硅粉的合成气，经三级旋风除尘器组成的干法除尘系统除去部分硅粉后，送入湿法除尘系统，被四氯化硅液体洗涤，气体中的部分细小硅尘被洗下；洗涤同时，通入湿氢气与气体接触，气体所含部分金属氧化物发生水解而被除去。除去了硅粉而被净化的混合气体送往合成气干法分离工序。3.4.2.3.4合成气干法分离工序从三氯氢硅氢合成工序来的合成气在此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。三氯氢硅合成气流经混合气缓冲罐，然后进入喷淋洗涤塔，被塔顶流下的低温氯硅烷液体洗涤。气体中的大部份氯硅烷被冷凝并混入洗涤液中。出塔底的氯硅烷用泵增压，大部分经冷冻降温后循环回塔顶用于气体的洗涤，多余部份的氯硅烷送入氯化氢解析塔。出喷淋洗涤塔塔顶除去了大部分氯硅烷的气体，用混合气压缩机压缩并经冷冻降温后，送入氯化氢吸收塔，被从氯化氢解析塔底部送来的经冷冻降温的氯硅烷液体洗涤，气体中绝大部分的氯化氢被氯硅烷吸收，气体中残留的大部分氯硅烷也被洗涤冷凝下来。出塔顶的气体为含有微量氯化氢和氯硅烷的氢气，经一组变温变压吸附器进一步除去氯化氢和氯硅烷后，得到高纯度的氢气。氢气流经氢气缓冲罐，然后返回氯化氢合成工序参与合成氯化氢的反应。吸附再生气含有微量氢气、氯化氢和氯硅烷，经冷凝分离出氯硅烷，气体再经压缩后回收利用。出氯化氢吸收塔底溶解有氯化氢气体的氯硅烷经加热后，与从喷淋洗涤塔底来的多余的氯硅烷汇合，然后送入氯化氢解析塔中部，通过减压蒸储操作，在塔顶得到提纯的氯化氢气体。出塔氯化氢气体流经氯化氢缓冲罐，然后送至设置于三氯氢硅合成工序的循环氯化氢缓冲罐；塔底除去了氯化氢而得到再生的氯硅烷液体，大部分经冷却、冷冻降温后，送回氯化氢吸收塔用作吸收剂，多余的氯硅烷液体（即从三氯氢硅合成气中分离出的氯硅烷），经冷却后送往氯硅烷贮存工序的原料氯硅烷贮槽。3.4.2.3.5氯硅烷分离提纯工序在三氯氢硅合成工序生成，经合成气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的合成氯硅烷贮槽；在三氯氢硅还原工序生成，经还原尾气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的还原氯硅烷贮槽；在四氯化硅氢化工序生成，经氢化气干法分离工序分离出来的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的氢化氯硅烷贮槽。合成氯硅烷液体、还原氯硅烷液体和氢化氯硅烷液体分别用泵抽出，送入氯硅烷分离提纯工序的不同精馈塔中。氯硅烷分离提纯工序主要由合成氯硅烷分离提纯系统、还原氯硅烷分离提纯系统、氢化氯硅烷分离提纯系统及四氯化硅提纯系统组成，其中合成氯硅烷精锵系统分为粗储和精饰两个部分。此外，本工序还设置有两个用于回收从上述主要系统排出的副产物的精镭系统：合成粗四氯化硅精制系统和合成二级三氯氢硅处理系统。各精饰系统的流程分述如下：A）合成氯硅烷分离提纯、合成二级三氯氢硅处理、合成粗四氯化硅精制系统合成氯硅烷分离提纯、合成二级三氯氢硅处理、合成粗四氯化硅精制系统为单生产线设置。从合成氯硅烷贮槽来的氯硅烷液体被送入合成粗馀1级塔，分离去大部分的重组分并除去部分轻组分。塔顶尾气为不凝气体和部分二氯二氢硅，送往废气处理工序进行处理（以下各塔塔顶尾气去向相同）；塔顶馈出液为含有少量四氯化硅和二氯二氢硅的三氯氢硅冷凝液，送去合成粗饰2级塔；塔釜得到含聚氯硅烷等重组分的粗四氯化硅，送至合成粗四氯化硅中间槽。合成粗僚2级塔的作用是除去三氯氢硅中所有的重组分和绝大部分的轻组分。塔顶储出液为含有少量二氯二氢硅，纯度达到99%（w）以上的粗三氯氢硅，送入氯硅烷贮存工序粗三氯氢硅贮槽，然后送去合成精馀1级塔；塔釜得到含少量三氯氢硅的粗四氯化硅，送至合成粗四氯化硅中间槽。从贮槽送来的合成粗三氯氢硅与在还原精储系统和氢化精储系统分离出的循环二级三氯氢硅混合，送入合成精储1级塔，在此脱除三氯氢硅中的轻组分。塔顶馈出物为合成二级三氯氢硅，送入合成二级三氯氢硅中间槽；塔釜得到三氯氢硅，送入合成精溜2级塔。合成精储2级塔的作用是进一步脱除三氯氢硅中的重组分。塔顶微出物为三氯氢硅，送入合成精储3级塔；釜液作为二级三氯氢硅，送入合成二级三氯氢硅中间槽。合成精镭3级塔、合成精馈4级塔的作用分别是对三氯氢硅进行再一次脱除轻组分和脱除重组分的操作。3级塔釜液送入4级塔，从4级塔顶得到可用于多晶硅制取的精制三氯氢硅，送入氯硅烷贮存工序精制三氯氢硅贮槽贮存；3级塔塔顶储出物和4级塔釜液作为二级三氯氢硅，送入合成二级三氯氢硅中间槽。合成二级三氯氢硅中间槽内的二级三氯氢硅被送入由2级精饰塔组成的合成二级三氯氢硅处理系统，经2级精储依次脱除轻组分和重组分，从第2级塔顶得到回收三氯氢硅，送入氯硅烷贮存工序回收三氯氢硅贮槽贮存。该三氯氢硅可送去多晶硅还原工序用于生产低档多晶硅，也可直接作为产品外售。第1级塔顶储出物、第2级塔釜液分别为低沸点废液和高沸点废液，送去废气及残液处理工序处理。合成粗四氯化硅中间槽内的粗四氯化硅被送入由2级精储塔组成的合成四氯化硅精制系统，经2级精储依次脱除重组分和轻组分，从第2级塔塔釜得到合成精制四氯化硅，送入氯硅烷贮存工序合成精制四氯化硅贮槽贮存。该四氯化硅直接作为白炭黑装置原料使用。B）还原氯硅烷分离提纯系统还原氯硅烷分离提纯系统采用2条并联的生产线。以其中1条生产线为例加以说明：从氯硅烷贮存工序还原氯硅烷缓冲罐送来的氯硅烷被送入还原精储1级塔，分离去绝大部分的重组分和大部分轻组分。塔顶尾气为二氯二氢硅和少量三氯氢硅,塔顶馆出液为含有少量二氯二氢硅的三氯氢硅冷凝液,送去还原精储2级塔;塔釜得到含少量三氯氢硅的四氯化硅，送至循环粗四氯化硅中间槽。还原精福2级塔用于进一步脱除三氯氢硅中的重组分。塔顶储出物是可用于多晶硅制取的精制三氯氢硅，送入氯硅烷贮存工序精制三氯氢硅贮槽贮存；塔底釜液作为循环二级三氯氢硅送入循环二级三氯氢硅中间槽。C）四氯化硅提纯系统四氯化硅提纯系统由2台并联的精储塔组成，以其中1台精馈塔加以说明：循环粗四氯化硅中间槽来的粗四氯化硅送入四氯化硅提纯塔，分离除去绝大部分的重组分。塔顶储出液为可用于氢化反应的精制四氯化硅，送去氯硅烷贮存工序精制四氯化硅贮槽贮存；釜液为高沸点废液,送去废气及残液处理工序处理。4.2.3.6三氯氢硅氢还原工序经氯硅烷分离提纯工序精制的三氯氢硅，送入本工序的三氯氢硅汽化器，被热水加热汽化；从还原尾气干法分离工序返回的循环氢气流经氢气缓冲罐后，也通入汽化器内，与三氯氢硅蒸汽形成一定比例的混合气体。从三氯氢硅汽化器来的三氯氢硅与氢气的混合气体，送入还原炉内。在还原炉内通电的炽热硅芯/硅棒的表面，三氯氢硅发生氢还原反应，生成硅沉积下来,使硅芯/硅棒的直径逐渐变大，直至达到规定的尺寸。氢还原反应同时生成二氯二氢硅、四氯化硅、氯化氢和氢气，与未反应的三氯氢硅和氢气一起送出还原炉,经还原尾气冷却器用循环冷却水冷却后，直接送往还原尾气干法分离工序。还原炉炉筒夹套通入热水，以移除炉内炽热硅芯向炉筒内壁辐射的热量，维持炉筒内壁的温度。出炉筒夹套的高温热水送往热能回收装置，减压闪蒸生产水蒸汽而降温后，循环回本工序各还原炉夹套使用。4.2.3.7还原尾气干法分离工序从三氯氢硅氢还原工序来的还原尾气经此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。还原尾气干法分离的原理和流程与三氯氢硅合成气干法分离工序十分类似。从变温变压吸附器出口得到的高纯度的氢气，流经氢气缓冲罐后，大部分返回三氯氢硅氢还原工序参与制取多晶硅的反应，多余的氢气送往四氯化硅氢化工序参与四氯化硅的氢化反应；吸附再生的废气经冷凝分离出氯硅烷，气体再经压缩后回收利用；从氯化氢解析塔顶部得到提纯的氯化氢气体，送往放置于三氯氢硅合成工序的循环氯化氢缓冲罐；从氯化氢解析塔底部引出的多余的氯硅烷液体（即从三氯氢硅氢还原尾气中分离出的氯硅烷），送入氯硅烷贮存工序的还原氯硅烷缓冲罐。4.2.3.8四氯化硅冷氢化工序本工序用于将四氯化硅转化成三氯氢硅，主要是在反应炉内，用提纯后的四氯化硅经过加压、预热后送至四氯化硅汽化器，汽化后的四氯化硅气体经过加热器进一步加热后送至氢化反应器中制得三氯氢硅，此外还通入回收的少量HC1气体，使之与硅粉发生反应。冷氢化工序包括以下儿个系统：原料处理系统；—四氯化硅转化系统； 汽气混合气急冷系统；氯硅烷分离系统；①原料处理系统原料处理系统用于对原料四氯化硅的汽化和加热，对循环氢气和补充氢气的压缩和加热，以及对进入反应炉的氯化氢气体的压缩和加热。精制四氯化硅被送入四氯化硅缓冲罐，然后用泵输送到四氯化硅汽化器进行加热汽化，再经四氯化硅电加热器过热后，送往四氯化硅转化炉。来自急冷系统的循环氢气经过循环氢气压缩机增压，再用氢气电加热器加热后，送往四氯化硅转化炉。循环氢气不能完全满足转化反应的需要，还要补充氢气。来自电解制氢装置的补充氢气经补充氢气压缩机增压，同样进入氢气电加热来自氯化氢缓冲罐的HC1（即还原CDI回收的HC1）经过氯化氢压缩机增压后，经氯化氢电加热器加热，送往四氯化硅转化炉。②四氯化硅转化系统四氯化硅转化系统包括以下设备：硅粉吊车、加料料斗、硅粉干燥罐、硅粉加料罐、硅粉缓冲罐、四氯化硅转化炉和废气过滤器。原料硅粉用硅粉吊车提升至加料料斗的顶部，倒入硅粉干燥罐内。装满后，通过硅粉干燥罐外部的电感式加热器加热干燥一段时间。干燥好后备用。硅粉定期由硅粉干燥罐放入下方的硅粉加料罐，再放入下方的硅粉缓冲罐。通过缓冲罐底部的开关阀将硅粉送入四氯化硅转化炉中。加压并预热后的氢气与四氯化硅气体通过底部的分布器连续进入四氯化硅转化炉，与硅粉发生反应生成三氯氢硅，同时生成二氯氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷等副产物。主要反应式如下：Si+3SiC14+2H2=4SiHC13Si+SiC14+2H2=2SiH2C12同时，加压并预热后的氯化氢气体也从底部进入反应器，与硅粉发生反应，同时生成三氯氢硅、二氯氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷等副产物。主要反应式如下：Si+3HC1=SiHC13+H2+QSi+2HC1=SiH2C12+QSi+4HC1=SiC14+2H2+Q反应产物以汽气混合气的形式从四氯化硅转化炉顶部出来，送往急冷系统。③汽气混合气急冷系统汽气混合气急冷系统主要由旋风分离器和急冷塔、深冷器组成。出四氯化硅转化炉的汽气混合气夹带有硅粉，直接送入旋风分离器，将气体中的硅粉分离下来。被旋风分离器收集的硅粉通过重力进入转化炉循环使用。出旋风分离器的混合气进入急冷塔的塔釜，在急冷塔内被氯硅烷液体冷却。自急冷塔顶出来的气体先经过四氯化硅热交换器预热作为四氯化硅转化炉进料的四氯化硅，然后进入急冷塔顶水冷器进行冷凝,冷凝液进入急冷塔氯硅烷贮槽,未被冷凝的气体继续进入急冷塔顶深冷器进一步冷却，冷凝液同样进入急冷塔氯硅烷贮槽，此时的不凝气主要是氢气，作为循环氢气返回到四氯化硅转化炉。急冷塔釜采出的氯硅烷中含有未被除去的硅粉等杂质，送入急冷塔釜液蒸发槽，蒸发出的氯硅烷经氯硅烷蒸汽冷凝器冷凝后，送去氯硅烷冷凝液中间槽，蒸发残液送去处理。来自急冷塔氯硅烷贮槽的部分氯硅烷送入氯硅烷冷凝液中间槽，然后用泵送往氯硅烷分离系统。④氯硅烷分离系统本系统的主要功能是用精镭的方法，将来自汽气混合气急冷系统的氯硅烷冷凝液进行分离，得到的精制四氯化硅循环回四氯化硅转化炉，而得到的粗三氯氢硅送往三氯氢硅精饰工序。本系统流程由二级分离塔组成：（a）分离1级塔一分离氯硅烷中的三氯氢硅1级分离塔：塔釜为氢化氯硅烷冷凝液中的高沸点组分（主要是SiC14和含硼、磷（氯化物）的高沸点杂质以及高沸点甲基氯硅烷、聚氯硅烷等），这些高沸点组分是在四氯化硅转化反应中生成的。塔釜产品送往2级分离塔。塔顶产品为粗三氯氢硅，送往三氯氢硅精储工序。(b)分离2级塔一四氯化硅中高沸点杂质的脱除2级分离塔：塔釜液为含有硼、磷(氯化物)等高沸点杂质的四氯化硅，送往废气及残液处理工序进行处理。塔顶产品为精制四氯化硅，送回至冷氢化转化炉。3.4.2.3.9氯硅烷贮存工序本工序主要设置以下槽罐：合成氯硅烷贮槽、还原氯硅烷缓冲罐、氢化氯硅烷缓冲罐、精制三氯氢硅贮槽、精制四氯化硅贮槽、粗三氯氢硅贮槽、回收三氯氢硅贮槽、合成精制四氯化硅贮槽、氯硅烷紧急排放槽等。从合成气干法分离工序、还原尾气干法分离工序、氢化气干法分离工序分离得到的氯硅烷液体，分别送入合成氯硅烷贮槽、还原、氢化氯硅烷缓冲罐，然后氯硅烷液体分别作为原料送至氯硅烷分离提纯工序的不同精馀塔。从氯硅烷分离提纯工序各系统得到的精制三氯氢硅送入精制三氯氢硅贮槽贮存，然后送去三氯氢硅氢还原工序制取多晶硅。从氯硅烷分离提纯工序四氯化硅提纯系统得到的精制四氯化硅送入循环精制四氯化硅贮槽，然后送去四氯化硅氢化工序制取三氯氢硅。从氯硅烷分离提纯工序合成粗储系统得到的粗三氯氢硅送入粗三氯氢硅贮槽，然后送去合成精储系统进一步提纯。必要时可将槽内液体作为产品装车外售。从氯硅烷分离提纯工序合成二级三氯氢硅处理系统得到的三氯氢硅送入回收三氯氢硅贮槽贮存。从该槽送出的三氯氢硅既可去生产低档次多晶硅，也可作为产品装车外售。从氯硅烷分离提纯工序合成粗四氯化硅精制系统得到的四氯化硅送入合成精制四氯化硅贮槽贮存。从该槽送出的四氯化硅既可送去氢化生成三氯氢硅，也可作为产品装车外售。3.4.2.3.10硅芯制备工序采用区熔炉拉制与切割并用的技术，加工制备还原炉初始生产时需安装于炉内的导电硅芯。硅芯制备过程中，需要用氢氟酸和硝酸对硅芯进行腐蚀处理，再用超纯水洗净硅芯，然后对硅芯进行干燥。酸腐蚀处理过程中会有氟化氢和氮氧化物气体逸出至空气中，故用风机通过罩于酸腐蚀处理槽上方的风罩抽吸含氟化氢和氮氧化物的空气，然后将该气体送往吸附装置进行处理，达标排放。3.4.2.3.11产品整理工序在还原炉内制得的多晶硅棒被从炉内取下，切断、破碎成块状的多晶硅。用氢氟酸和硝酸对块状多晶硅进行腐蚀处理，再用超纯水洗净多晶硅块，然后对多晶硅块进行干燥。酸腐蚀处理过程中会有氟化氢和氮氧化物气体逸出至空气中，故用风机通过罩于酸腐蚀处理槽上方的风罩抽吸含氟化氢和氮氧化物的空气，然后将该气体送往吸附装置进行处理，达标排放。经检测达到规定的质量指标的块状多晶硅产品送去包装。3.4.2.3.12废气及残液处理工序A）废气净化氯硅烷分离提纯工序各精饰塔顶排放的含氯硅烷、氮气的废气，及含氯硅烷、氢气、氮气、氯化氢的多晶硅还原炉置换吹扫气和多晶硅还原炉事故排放气等，被送进尾气洗涤塔组，用水（盐酸溶液）洗涤，废气中的氯硅烷与水发生以下反应而被除去：SiHCl3+2H2O=SiO2+3HC1+H2SiCl4+2H2O=SiO2+4HC1SiH2Cl2+2H2O=SiO2+2HC1+H2B）残液处理从氯硅烷分离提纯工序中排除的残液主要含有四氯化硅和聚氯硅烷化合物的液体以及装置停车放净的氯硅烷液体送到本工序加以处理。需要处理的液体被送入残液收集槽。然后用氮气将液体压出，送进尾气洗涤塔组。被水（盐酸溶液）洗涤，废液中的氯硅烷与水发生反应生成含有SiO2固体的盐酸溶液。出尾气处理塔顶含有氮气和氢气的废气经液封罐放空。出尾气处理塔塔底含有SiO2固体的盐酸溶液用泵送工艺废料处理工序。3.4.2.3.13工艺废料处理工序A）酸性废水处理废气及残液处理工序排出的含SiO2固体的盐酸废液及来自氯化氢合成工序的盐酸废液在此工序进行混合、用NaOH溶液中和后，经过压滤机过滤。滤渣（主要为SiO2含湿固体）送渣厂堆埋。滤液主要为NaCl溶液，优先考虑送往烧碱装置用作原料；也可经蒸发、浓缩和结晶过程进•步处理。蒸发出的水蒸气冷凝与冲洗废水处理后的达标水混合后，一起送回中水回用装置处理回用；结晶所得含湿固体氯化钠外售或填埋。B）含氟废液处理来自硅芯制备工序和产品整理工序的废氢氟酸和废硝酸，用NaOH溶液中和,再加入CaC12溶液，生成含氟化钙沉淀和硝酸钠、硝酸钙溶液。经压滤机过滤,滤渣为含湿的CaF2固体，送渣厂堆埋。滤液为Ca（N03）2和NaN03溶液，与酸性废水处理生成的NaCl溶液混合，•起进行蒸发、浓缩和结晶。蒸发出的水蒸气冷凝与冲洗废水处理后的达标水混合后，一起送回中水回用装置处理回用；结晶所得氯化钠、硝酸钠、硝酸钙的含湿固体运出填埋。冲洗废水处理来自硅芯制备工序和产品整理工序酸洗处理后的硅芯和产品用超纯水清洗，生成的含微量氢氟酸和硝酸的废水，用NaOH溶液中和，再加入CaC12溶液，其中的氢氟酸转化为微量的氟化钙沉淀，同时生成微量硝酸钠和硝酸钙。经过凝聚、高效沉淀和一系列由粗到精的过滤过程，除去废水中绝大部分固体，令水质达到工业水标准，送回中水回用装置处理回用。3.4.2.3.14液氯贮存及汽化工序外购的液氯钢瓶运送入本工序厂房内实瓶区存放，使用后的液氯钢瓶吊运至空瓶区存放并定期运出。从钢瓶放出的液氯，引入液氯汽化器内被热水加热而汽化。汽化生成的氯气经过氯气缓冲罐，然后送往氯化氢合成工序。为保证安全，本工序设置有一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。若有氯气从液氯钢瓶或液氯汽化系统泄漏到空气中，区域内的含氯空气可被抽入废气处理塔，用氢氧化钠水溶液洗涤除去气体中的氯。必要时，液氯汽化系统设备、管道内的氯气也可以送入废气处理塔内用碱液洗涤除去。废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。3.4.2.4主要技术特点和创新点3.4.2.4.1工艺技术路线特点本项目采用“改良西门子法”，其生产方法是以四氯化硅(STC)、氢气和冶金级硅为原料，经过“氢氯化工艺”，生产三氯硅烷(TCS)oTCS经过提纯后和氢气一起送入分解反应炉。反应炉产生高纯度多晶硅，与此同时也产生盐酸、氢气、TCS和STC副产品。所有这些副产品都送回到生产过程中循环使用。因此，项目工艺具有产品纯度高、能耗低、物料利用率高、尾气排放低等特点。本项目多晶硅产品生产主要反应式：SiCl+4H2^SiHC13+HClSi+HCl-*SiHC13+H2Si+4HC1-SiC14+H2SiHC13+H2fsi+3HC13.4.2.4.2采用新技术目前，国内研究机构和生产企业已在第三代改良西门子法基础上，进行了技术改进和技术创新，本项目可以采用以下新技术：还原炉采用电耗最低、产能最大的24对棒炉;四氯化硅转化采用电耗低、投资省的冷氢化技术；精馈系统采用耦合精福塔工艺，节省蒸汽消耗和冷却水消耗30%以上；采用空气冷却（空冷器）代替循环水冷却，可以大量节省水消耗；回收利用还原炉热水的热量，用以制冷和精饰系统；应用硅胶吸附的技术，进一步除去精制三氯氢硅中的硼磷。这样即可保证产品的质量，也可减少精锦的负荷；对精饰产生的二级三氯氢硅进行回收，以减少原料消耗和三废排放；对还原产生的二氯硅烷，采用歧化工艺进行回收，以减少原料消耗和三废排放。3.4.2.4.3副产物利用技术方案目前制约中国多晶硅产业发展的瓶颈是副产物四氯化硅的处理问题。每生产1千克多晶硅将产生10-15千克四氯化硅，一个1000吨/年的多晶硅厂每年副产的四氯化硅将达到1万-L5万吨。如果仅仅将这些四氯化硅经简单水解处理甚至直接排放，将会对环境保护造成巨大的压力，同时也大大增加了原料硅粉和液氯的消耗，多晶硅企业的生产成本将没有竞争力。国际上对四氯化硅综合利用早有办法，主要有厂内厂外两个方向：一是将副产物四氯化硅转化为多晶硅的原料三氯氢硅，进而返回生产系统直接生产多晶硅，实现生产线的闭路循环；一是利用四氯化硅作为原材料生产其他化工产品，如白炭黑、硅酸乙酯及有机硅产品等，实现多晶硅生产厂外的综合利用。在厂内闭路循环方面，需要采用氢化技术将四氯化硅转化成三氯氢硅，在这个过程中可供选择的技术包括热氢化技术、冷氢化技术、等离子体氢化技术、锌还原技术等。综上比较，目前冷氢化工艺和热氢化工艺都有可靠的技术来源，且国内有运行的经验，但后者操作成本更低。考虑技术的先进性，采用冷氢化工艺更可行。采用冷氢化技术，可将还原过程产生的四氯化硅100%转化为多晶硅的原料三氯氢硅。实现了四氯化硅一次转化率大于20%,氢化反应产生的氯化氢100%回收用于合成三氯氢硅。仅节约的三氯氢硅合成耗材费一项，就相当于每千克多晶硅的生产成本降低约40元。本项目副产物四氯化硅的有效转化，以氯氢化工艺为核心，建成闭路循环系统，将副产总量95%的四氯化硅实现工厂内转化，合成原料三氯氢硅。从根本上解决清洁生产和环保问题，并提高工艺的整体经济水平。3.5主要原辅材料及主要生产技术指标3.5.1主要原辅材料需用量本项目工业硅的主要原材料是硅石、还原剂、石墨或炭素电极等；多晶硅生产主要原材是工业硅（2XXX系列）、盐酸及烧碱等。根据设计采用的工艺技术和生产设备，参照国内外同类型工厂的实际生产经验，本项目各种原材料消耗见表3.57。表3.5T主要原材料、燃料年消耗表主体工程原材料、燃料单耗（吨/吨）单价（元/吨）年用量（万吨）年产10万吨工业硅硅石2.143021.4还原剂0.7512007.5煤1.890018电L2万度3000元/万度120000万度水807.5800石墨或炭素电极0.1240001.2年产5000吨多晶硅工业硅1.290000.6盐酸1.69500.8烧碱0.1615000.08电17万度3000元/万度85000万度水24007.51200蒸气12011060用水包括循环冷却水补充水、生活水及制取脱盐水、超纯水、二级反渗透水的原料水。3.5.2主要原材料、燃料经济技术指标本期多晶硅项目生产线规模为5000吨/年，装置原、辅材料和公用工程消耗定额及消耗量见表3.5.2-1„表3.5.2T5000吨/年多晶硅装置消耗定额表名称主要规格单位每公斤多晶硅产品消耗定额消耗量备注小时（正常）小时（最大）年（平均）原料•、燃料、辅助材料工业硅粉

二级品，Si298%,粒度0.3-0.6mmkg1.42477.2汽化氯气不挥发残渣《一级品，C12299.8%,H200.04%,NC13^0.002%,不挥发残渣《0.015%.0.81286.3氢气H2299.995%,0.7MPa(G)Nm31.24410.5硅芯根0.01845000氢氟酸kg0.04113.74硝酸kg0.383128.6NaOH32%液碱kg5.781943.1生石灰kg0.2377.74高纯石墨件kg产品包装物个公用工程工业水0.4MPa(G)m30.0517工艺装置用量循环水0.4MPa(G),At=10℃m32377288300工艺装置用量脱盐水电导率10us/cmt0.0311工艺装置用量超纯水电导率16-18MQ.cm,微粒数量小于20-30个/kg,粒径小于0.1Pmt0.04114.6工艺装置用量75℃冷冻盐水0.4MPa(G),At=5℃m30.496170工艺装置用量氮气0.7MPa(G),N2N99.95%,02这5ppm,露点V-50℃Nm34.9617001850工艺装置用量压缩空气0.6MPa(G),露点＜-40℃,无油及机械杂质Nm32.48830890工艺装置用量仪表空气0.6MPa(G),露点V-40C,无机械杂质Nm312.44166.65416.6工艺装置用量水蒸汽1.3MPa(A)t0.17458.391.7工艺装置用量蒸汽冷凝水0.4MPa(G),60℃t-0.165-46.4工艺装置输出电kwh1555208084000工艺装置用量其中还原炉电耗kwh73.5.3能耗指标.工业硅和多晶硅动力消耗定额及消耗量表表3.5.3-1工业硅和多晶硅动力消耗定额及消耗量表序号名称单元单位消耗定额（每吨产品）年消耗量1新水多晶硅m32401200000工业硅m31616000002电多晶硅Kwh15.678000工业硅1100003煤工业硅吨1.8180000蒸汽：仅开车初期（约2-3天）时使用外供蒸汽（4t/h）,正常生产时，由热能转换站（汽化器）回收输出的饱和蒸汽（最高压力为0.4MPa）最大流量约为15t/h,其中约5t/h供多晶硅装置自用，其余蒸汽（约8t/h）正好能满足四氯化硅转化线（即氢化装置）使用，为此，本表中不再列入蒸汽的消耗。3.6工业硅、多晶硅主要设备选型3.6.1工业硅生产设备3.6.1.1电炉系统为了改善劳动条件，便于烟气净化处理和节省能耗，按照国家产业政策规定,结合工艺要求和生产实践经验，经多方案比选，本项目拟选用矮烟罩半封闭25000KVA电炉8台。炉体内衬选用节能型的自焙碳砖，炉壳内侧选用新型保温隔热材料一硅酸铝纤维毡，同时还选用轻质耐火砖和轻质碳砖作为绝热材料，从而大大提高了冶炼炉的保温性能和使用寿命。矮烟罩顶不采用不锈钢制作，减少磁场的产生，侧壁开有炉门，用于捣炉、扎气眼和人工加料，四周装有水冷却管，顶端开有电极孔和烟道孔。变压器容量为25000KVA的矿热炉。主要参数如下:炉膛直径： 10000mm炉壁厚度： 1200mm炉膛深度： 3000mm极心圆直径： 3000mm矮烟罩高度： 2600mm变压器容量： 25000KVA3.6.1.2电极系统电极：根据生产经验和工艺要求，电极选用用外径中1000mm的空心石墨电极的特级品。电极把持器:主要有两种，一种是锥形环式把持器，其结构简单、制作容易,但不能保证铜瓦均匀地接触电极，易产生偏流、打弧现象，使功率损失增大，有时还造成压放卡阻等，从而带来运行和维修方面的问题。另•种是压力环式把持器，由压力环和波纹膨胀箱（或油箱）组成，压力环从箱体上径向配置的波纹膨胀箱（或油箱）与铜瓦数相对应，能一对一的径向顶紧铜瓦，使铜瓦均匀的接触电极，改善了锥形把持器的缺陷。根据生产经验，本项目选用压力环式把持器。压力环压力：8Mpa电极压放装置：采用液压机械抱闸，即每个抱闸由四块闸瓦、四组蝶型弹簧、四个油缸及抱闸箱体组成。电极升降和压放均采用全液压控制（操作平稳，结构紧凑），故需设液压站。直冷式锻造紫铜瓦：直冷式锻造紫铜瓦是紫轧铜经锻压成型、整体加工而成，这种铜瓦能确保内圆直径与电极直径匹配，并保证内外圆同心。铜瓦采用直接钻孔加工而成冷却水通道的冷却方式。

捣炉机有全液压、半液压、机械三种。由于机械捣炉机和半夜压捣炉机的操作惯性大易造成断电事故，而目机械磨损严重造成设备事故多，从而增加了维修费用。全液压捣炉机动作稳定、力量大，只要设计参数合理，特别是液压系统的压力和隔热装置完善，全液压捣炉机完全可满足生产的要求。故本项目选用全液压型捣炉机。主要参数如下：大臂进出长度： 4000mm大臂进出速度： 220—270mm/s大臂捣炉最大角度：50°大臂捣炉升降速度：30—50mm/s小车行走速度： 250—300mm/s3.6.1.4电炉变压器为了提高电炉变压器的输出能力，减少电能损失，同时又不影响工业硅炉的功率因素，选用的电炉变压器阻抗电压要低、超负荷能力要强，且散热效果好油温不高。因此本项目选用有载调压强油水冷却变压器。主要参数如下：型号： HCSSP2-12500/110标准代号： JB5344. 1产品代号： L1480AC200-L1250AC90/ACS一次侧电压： 110KV二次侧电压范围：128-116V过载能力： 4：20%常用二次电压:152V常用二次电压:152V接线方式： △/ZX—12二次侧出线方式：侧出线冷却方式： 强油水冷抗阻电压： W7%调压方式： 有载电动6.1.5工业硅生产主要设备配置根据生产规模需要，工业硅生产线配置8台西安工业电炉厂生产的三相25MV•A矿热电炉，每台均附带混料机和加料机。单台炉设计日产量45吨，按生产300天计算，单台年产量13500吨。表3.6.1-1设备生产能力计划序号设备名称生产线数量日生产量（日/吨）年产量（年/吨）备注1颗式破碎机430099000330天/年2矿热电炉8360108000300天/年3硅粉生产线1309900330天/年表3.6.1.-2工业硅生产主要设备配置表序号设备名称型号或规格产地备注1电石炉25500KVA国产2颗式破碎机500X750,250X750国产3捣炉加料机国产4电炉水冷系统国产5出硅设备国产6原料清洗系统国产7电气设备国产8除尘回收设备国产9铸碇机国产10硅粉生产线国产11底部吹氧溶体抬包国产12电炉变压器25MV・A国产13天车60吨国产14工艺管道系统国产合计3.6.2多晶硅生产设备3.6.2.1多晶硅装置主要设备配置及选型按照改良西门子法生产工艺技术,年生产5000吨多晶硅生产设备主要是STC反应炉、CVD反应炉、硅粉加料斗、硅干燥器、原料罐样品阀、水解塔混合罐搅拌器、氮加热器、水解坑搅拌器、氯化反应器、水解塔废气罐、FBR废料处理系统(水解，液体，燃烧)、冷冻单元、氢压缩机、洗涤器泵过滤器、氢压缩机过滤器和空压机等。本项目5000吨/年多晶硅装置主要设备配置及选型如下：3.6.2.1.1氯化氢合成炉氯化氢合成炉为国内加工制造，设置6台氯化氢合成炉。该炉操作压力为0.3-0.5MPa(G)„该炉生产能力大，加工成本低。3.6.2.1.2三氯氢硅合成炉该炉最高操作压力为0.5MPa(G),共设置6台三氯氢硅合成炉，10条三氯氢硅合成生产线。3.6.2.1.3精储塔国内加工制造。共设置36台精馀塔。物料气相液相逆向接触反应。这些设备特点为细长比大，操作严格，产品纯度要求极高。直径＜6800的精储塔按设备内件的安装要求取筒体分段,采用设备高颈法兰分段组装连接,该类型塔盘为整块型。直径＞力800的精储塔分段制造，现场组焊，筒体设置多个入孔，该类型塔盘为分片型，现场组装。精储塔主要材质为304及316LO3.6.2.1.4还原炉拟采用24对棒大型还原炉32台，满足5000吨/年多晶硅生产能力。3.6.2.1.5四氯化硅转化炉（冷氢化）拟采用61200的国产转化炉，共用4台。3.6.2.1.6隔膜计量泵该装置要求的隔膜泵较多。特别是在三氯氢硅合成，三氯氢硅提纯和废物处理车间。隔膜式泵的选型，主要是选用隔膜式计量泵。输送氯硅烷的泵的材质…般为不锈钢，隔膜材质为PTFE,预计寿命8000小时。废物处理的盐酸泵的泵，选用的是管式隔膜计量泵，管隔膜的材料为PTFE,预计寿命8000小时，泵体材料为304SSo若盐酸泵用一般的隔膜泵，则泵体材料要耐蚀塑料如氟塑料，PVC等，管隔膜的材料为PTFE,预计寿命8000小时。废物处理的石灰乳计量泵，选用了隔膜计量泵。隔膜计量泵，目前是暂按国内水泵厂的产品选型的。3.6.2.1.7混合气干法分离系统三氯氢硅合成气干法分离系统、还原尾气干法分离系统、氢化气干法分离系统，考虑采用美国CDI公司的工艺技术，三个系统的流程和设备极为类似。CDI系统拟引进工艺包和关键设备，由国内设计单位进行详细设计。7公用工程及辅助设施1供电、电气设施配置及电讯.7.1.1供电.供电电源（DllOkV总变电站双母线分段，设置5台110/10kV变压器为多晶硅项目供电，每台变压器负荷率50%,当一台变压器退出运行，可切换至此另一变压器供电。当一台主变或一段母线故障或停电检修时，余下正常工作的变压器能带全部的一、二级负荷。UOkV主接线方式为双母线。10kV主接线方式为单母线分段。⑵采用4台1600KW柴油发电机（多晶硅装置使用），采用4台1600KW柴油发电机（工业硅装置使用），1台1000kW应急发电机。⑶每条工艺生产线的特别重要一级负荷接于低压应急母线段，正常时由系统母线供电，当两路电源同时故障时，由应急发电机供电。（主要供还原炉停炉用水泵、事故风机、废气处理等）⑷当火灾发生且电力系统中断供电时消防设备将由柴油泵驱动。⑸工艺生产用的DCS电源由不间断电源装置采用UPS供电。⑹事故照明由EPS供电。⑺总变综合自动化微机监控系统电源、电气开关设备的操作保护装置电源采用蓄电池直流供电。综上所述，本项目的电源是可靠的，能满足本项目所需用电负荷对供电电源的要求。.供电系统UOkV主接线方式为双母线。lOkV主接线方式为单母线分段。.装置区域或界区10/0.4kV变电所的设置由于本项目主要工艺生产车间均为有爆炸危险的区域，不宜设置变电所，各装置区变电站设两座10kV变电所。总变10kV变电所附设在装置区总变电站内，负责为氢化/还原、精储、冷冻站等装置供电；车间变电所设置在CDI附近，负责为尾气回收、制氢、合成、罐区等装置供电。供电采用电缆以放射式向各10kV用电户供电。根据将变电所设置在靠近负荷中心的原则，设置相应的10/0.4kV车间变电所，对0.38kV低压用电负荷供电。这些变电所均为双电源，双变压器、低压侧单母线分段，母联开关设BZT装置，其电源均引自总变10kV不同母线段。.装置区变电站结构型式装置区变电站设5台110/10kV变压器。主变压器合设一个地下事故贮油池。10kV配电室为双层布置，楼上为10kV开关室及控制室，楼下为电缆室及电容滤波及补偿室。.继电保护为提高供电可靠性和运行管理水平，各装置区变电站采用综合自动化微机监控保护系统，实现对各装置区供配电系统的监控和保护，并能与上级变电所进行互连，还把与工艺运行有关的信号送至工艺控制室的DCS系统。.功率因数补偿及滤波装置本项目由于工艺生产需要采用了大功率整流设置，其产生的高次谐波必须进行治理，同时补偿无功功率。总补偿功率约30000kVAR,10kV侧补偿，补偿后功率因数约0.95左右。整流负荷为非线性负荷，会产生高次谐波电流流入电网，从而产生高次谐波电压，引起一系列危害电气设备的灾害。高次谐波分量的大小与系统阻抗及容量、整流相数、电网结构、供电电压等级、运行方式有关。最有效的治理方式是增加整流相数，若达不到规范要求才加滤波器。目前尚不能确定高次谐波分量的数值,本项目在可研阶段预留一笔予备金，如有必要加设滤波器。对谐波治理应结合功率因补偿考虑。供电外线供配电电缆尽可能利用桥架在工艺管廊上敷设，以避免与地下管网交叉，并有利于运行维护。不能利用桥架的地方，则使用穿钢管埋地的方式。7.1.2电气设施主要设备材料选择本项目生产过程存在氯化氢等腐蚀介质，且又存在氢、三氯氢硅等爆炸危险介质，要求设备能长期安全运行，故选择电气设备材料应采用技术先进，性能优良的产品，爆炸危险区采用防爆产品，氢气防爆产品标志为IICT1,三氯氢硅防爆产品标志为IICT4。.主要电气设备材料选择如下：⑴主变压器：主变选用油浸式变压器30000kVA/110o⑵10kV配电装置：选用可移开式真空断路器柜，内装真空断路器，每个柜带分布式微机测控保护单元。⑶主变10kV出线：组合式母线。(4)10kV补偿电容器柜：SVC型并联补偿电容器装置128000kVARo⑸低压配电柜：选用抽出式低压配电柜，变压器出线开关及母联开关选用带计算机接口的智能式断路器。⑹微机监控保护系统：采用分层分布式，模块化数字式的计算机测控保护系统。⑺UPS电源：带免维护铅酸蓄电池。⑻直流电源：MK型或GZDW型智能式免维护直流电源。⑼电缆：动力电缆ZR-YJV阻燃交联聚乙烯电力电缆；控制电缆ZR-KYJV阻燃交联聚乙烯电力电缆。（10）电缆桥架：热浸锌钢质梯架或玻璃钢桥架（腐蚀环境）。（11）防爆产品：按危险介质等级、危险区等级选择。⑫整流变压器、整流器及IGBT柜：按工艺技术要求确定。⑬应急发电机：1600kW。3.7.2电修本项目电修以小修及日常维修为主，电气设备的大中修依托社会化解决。3.7.3电讯3.7.3.1行政电话系统本项目拟建厂址附近的电话局制式为程控电话交换机，厂前区所有行政电话接入外部电话网，并由业主向电信部门申请将这部分电话组成虚拟交换网。在厂前区综合办公楼内设置电话电缆交接箱，容量初步确定为1500回线，由市话局引来1500对电话电缆，接至该交接箱，厂区内所有电话均由此交接箱引出。3.7.3.2调度电话系统全厂设置•级电话调度系统，调度电话站设置在综合办公楼内。调度电话总机选用HA-6型程控调度总机，该机具备内部自动交换群呼、全呼、监听、强插大中小型会议扩音呼叫等功能。调度电话分机设置在综合办公楼内各生产管理办公室，各车间控制室、值班室、管理人员办公室及重要生产岗位等。程控调度总机容量选用500门。3.7.3.3无线对讲电话为满足开车、调试及维修对移动通讯的要求，本项目设置60台UHF无线对讲机，选用本安型无线对讲机，可在防爆区内使用。无线对讲机使用频率由业主向当地无线电管理委员会申请批准后购买设备。3.7.3.4建筑物综合布线系统在综合办公大楼内设置综合布线系统。综合布线系统主要针对话音和数据通讯卫星规划的一套网络传输系统，计算机和通讯网络均依赖布线系统作为网络连接的信息传输通道。采用综合布线系统用户能根据实际或办公环境的改变灵活方便地实现线路的变更与重组、调整构建网络模式，充分满足用户业务发展的需要。3.7.3.5火灾自动报警系统全厂设置一套总火灾报警系统，火灾报警控制器分别设置在各自DCS控制室内。烟雾探测器，手动报警按钮、声光报警器和信号及控制模块设置在控制室、机柜室、配电室、电缆夹层、柴油发电机房及质量控制中心二层走廊。综合仓库设置红外束感烟控制器，装置区现场设置防爆手动报警按钮。火灾报警控制器选用LD128(Q)型智能型火灾报警控制器(联动型)该控制器是智能化二总线火灾报警控制器可配接最多四个回路，每回路可带240个探测地址及31个联动模块。没有设置火灾报警设备的地方采用“119”火灾报警专用电话报警。3.7.3.6有线电视接收系统综合办公楼会议室和业主指定的房间构成有线电视接收系统与外部有线电视系统联网。3.7.3.7全厂电讯线路全厂电讯线路室外敷设方式一般采取缆线穿钢管埋地敷设，在有管架的地方，则沿管架上仪表托盘内敷设。装置区内无管架处亦可穿钢管沿建构筑物架空敷设。室内敷设方式一般采取缆线穿管沿墙、楼板内、柱内、吊顶内暗设，只有在厂房内敷设线路较少时可采用穿管或线槽保护沿墙或天花板明设。附电讯主要设备表如下：表3.7.3T主要电讯设备表序号名称规格型号数量备注1电话交接箱1500对1个2按键式桌挂两用电话机400台3调度电话桌机50台48芯单模光缆10000m5火灾报警控制器3台6RJ45插座板300个7硬盘录象机40G3个821〃彩色监视器3个9彩色定焦摄象机12台10扩音呼叫电话系统100套11编码型光电感烟探测器400个12编码型感温探测器30个13编码型手动报警按钮30个14防爆型编码手动报警按钮100个15生产调度总机500门1套16UHF无线对讲机30台7.4仪表选型.仪表选型以先进、安全、可靠、适用为原则。--般为智能型，采用HART通讯协议。变送器、控制阀采用近几年国内使用成熟的合资引进系列产品。特殊控制阀、分析仪宜采用进口产品。⑴温度测量①就地指示采用万向型双金属温度计，刻度盘直径一般为①100;需要集中检测的工艺参数的温度传感器采用国际统一标准的铠装热电偶（分度号为S或K）和铠装热电阻（分度号为PtlOO）。②温度传感器保护管材质根据工艺介质的特性选取，一般采用304不锈钢的保护管。在工艺管道上安装的温度传感器，连接形式为螺纹式或法兰式。测温传感器根据工况带温度计套管。⑵压力（差压）测量集中测量时,•般采用智能型压力（差压）变送器，粘堵、结晶、腐蚀性介质的测量采用智能型隔膜压力（差压）变送器，可用手持编程器对其进行现场参数调整；就地测量时，根据不同的工艺介质工况，分别采用普通压力表、真空压力表、隔膜压力表、防腐压力表等；机泵出口采用耐振压力表。压力表刻度盘直径一般为100mmo⑶流量测量对于-•般介质和低压、低温蒸汽采用智能型涡流量计；对腐蚀性或易堵的导电介质采用智能型电磁流量计，衬里一般为PTFE,电极根据不同介质选用不同材质；管道内径小于50mm的流量测量，一般采用金属转子流量计；高压、高温蒸汽采用标准喷嘴；需经济核算或计量精度要求高的介质采用智能型质量流量计。⑷液位测量对••般性工艺介质，选用智能型差压变送器、静压式液位计或磁翻板式液位计。对腐蚀性介质和特殊工况选用超声波或雷达式液位计或隔膜密封式智能型差压变送。对于料位采用电容式料位计。⑸分析仪表根据各装置不同工艺要求，分别采用S02浓度分析仪、硫酸浓度计、红外线分析仪；水质分析采用PH计和工业电导仪；对于含有可燃气体和有毒气体场所采用可燃气体和有毒气体检测报警仪。⑹控制阀本工程采用气动控制阀，并附智能型电一气阀门定位器。根据不同介质和工况，分别选用单座阀、双座阀、旋塞阀、衬塑阀、V形球阀、套筒阀、蝶阀、开关阀等控制阀，并对阀门内件材质作相应考虑。控制阀阀体材质不低于工艺管道的材料等级。仪表采购费用含在主要设备中。7.5生产系统用水、给水、排水系统7.5.1设计范围.本项目主装置包括：5000吨/年多晶硅装置与10万吨/年工业硅装置。.本项目设计范围为项目界区内各工程的消防泵房、循环水装置、污水处理站以及项目界区内地下给排水管道的设计。地下给排水管道系统包括生产-低压消防给水系统，生活给水系统，循环水系统，高压消防给水系统，雨水和清净下水排水系统，生产废水排放系统，生活污水排放系统。7.5.2工厂给水.本项目根据用水性质的区分，工厂给水系统划分为四个系统：生产-低压消防给水系统、生活给水系统、稳高压消防给水系统、循环水系统。⑴生产-低压消防给水系统①本系统将向各个生产装置和辅助装置提供所需要的生产用水、冲洗设备和地面用水、以及整个项目的低压消防用水。生产水设计流量多晶硅为861.20m3/h,工业硅为450m3/h。②根据《石油化工企业设计防火规范》中有关规定公用工程装置区设置低压水消防。GB50160-92(1999年版)和建筑设计防火规范(GBJ16-87)(2001年版)的规定，同一时间内火灾处数为2处，1处为工艺装置区，另外1处为辅助生产设施区。辅助生产装设施区消防水量为50L/s,火灾持续供水时间为3小时。③生产-低压消防水均采用管道输送，环状供水，埋地铺设，压力不低于0.35Mpa(G)o低压消防保护对象的四周设置地上式消火栓，规格为DN150,低压消火栓的间距不超过120米。主管管径分别采用DN500o⑵生活给水系统生活给水系统为项目的生活设施以及装置的洗眼器、分析化验室等提供生活用水。生活水设计流量11.20m3/h,供水压力0.4MPa(G)o各期工程分别从界外市政生活水管上接入生活水，界区内采用管道输送，枝状供水，埋地铺设。⑶稳高压消防给水系统项目多晶硅装置区采用稳高压消防给水系统。单套多晶硅装置消防用水量：1801/s考虑，压力：1.0MPa,火灾延续时间3小时，火灾时总的消防用水量为1944m3。由于厂区占地面积较大，为保证消防水压力，设置2套高压消防给水系统。其中多晶硅设置一套，为多晶硅装置及其辅助设施提供稳高压消防水；工业硅建一套，为工业硅装置及其附属设施提供稳高压消防水。两套高压消防给水系统均包括一座消防泵站和一套消防管网。①多晶硅消防泵站:a.消防水池消防水池为地下式结构水池分2个，LXHXB=20X10X5.3m,池顶标高-0.2m,池底标高-5.5m,水深5.0m,有盖。覆土1330mm,保温、防冻。单个有效容积1000m3,总有效容积2000m3.b.消防泵房消防泵房泵房平面尺寸：18.OmX9.0m,泵房梁底净高4.5m。内设有1台电动消防泵、1台柴油消防泵、两台消防稳压泵及隔膜式稳压罐。电动消防泵性能：Q=180以S,H=100m,电机功率280kW。柴油消防泵性能：Q=180L/S,H=100m,柴油机功率194kW.稳压泵性能：Q=18n)3/h,H=80m,电机功率UkW。泵房内设手动单梁起重机SDQ-5一台，起重量为5吨，跨距为7.5m。隔膜式稳压罐：型号为XQBO.8-1.2o消防泵组和稳压泵组采用足自动/远控/就地三种方式，配套自动控制硅和配电柜。②工业硅消防泵站：a.消防水池消防水池为地下式结构水池分2个，LXHXB=20X10X5.3m,池顶标高-0.2m,池底标高-5.5m,水深5.0m,有盖。覆土1330mm,保温、防冻。单个有效容积1000m3,总有效容积2000m3.b.消防泵房消防泵房泵房平面尺寸：18.0mX9.0m,泵房梁底净高4.5m。内设有1台电动消防泵、1台柴油消防泵、两台消防稳压泵及隔膜式稳压罐。电动消防泵性能：Q=180L/S,H=lOOm,电机功率280kWo柴油消防泵性能：Q=180L/S,H=100m,柴油机功率294kW.稳压泵性能：Q=18m3/h,H=80m,电机功率11kWo泵房内设手动单梁起重机SDQ-5-台，起重量为5吨，跨距为7.5m。隔膜式稳压罐：型号为XQB10-1.2。⑷消防泵组和稳压泵组采用足自动/远控/就地三种方式。配套自动控制硅和配电柜。⑸地下消防管网：本系统由地下消防水管网环状布置供水，安装分段阀，以确保本系统的可靠性和安全性。多晶硅消防主管网DN350mm,工业硅消防主管网DN350mm,两套高压消防管网通过连通阀连接。管网上设地上式消火栓DN150mmo在甲类塔群、罐区两侧设消防水炮。.7.5.3循环水系统循环水系统主要由循环水站和管网等组成。循环水系统设计采用的气象资料：干球温度：。=29.6℃湿球温度：t=18.1℃气压：95.2KPa多晶硅装置循环水设计参数为:多晶硅装置循环水量：27120m3/h循环水给水温度：28℃循环水回水温度：38℃循环水给水压力：0.4MPa循环水回水压力：0.2Mpa多晶硅装置循环水系统：本系统设置循环水站一座和一套循环水管网。循环水站包括：a.冷却塔及塔下水池根据气象条件及工艺要求，采用6槽钢筋混凝土机械抽风逆流式冷却塔，每槽冷却水量为4500m3/h,风机直径中9.14m,配用电机功率为200kW,风机设安全检测控制系统（油温、油位、振动）。地上式塔下水池-座，钢筋混凝土结构，平面尺寸约为：110mX20rn,池顶标[Wj2.5m,池底标0.00m,水深2.2m。b.循环水泵及吸水池循环水泵房为半地下室，平面尺寸为401nxi5m。共设7台循环水泵，（三用-备）。采用自灌式启动。水泵性能：Q=10500m3/h,H=47m；配套电机功率2000kW0水泵吸水池一座，钢筋混凝土结构，吸水池45mx5m,池顶面标高2.5m,池底标高-2.00m,水深4