多晶硅生產中能耗的分析及節能對策分析

鄭盛濤

摘要：隨著社會的不斷發展和進步，人們越來越了解到節能的重要性，因為在現代的工業社會中，多晶硅是一種耗能非常巨大的產業，所以無論是相關部門還是人民群眾對于多晶硅的耗能問題都十分重視。本文通過對多晶硅的產業情況和多晶硅的生產能耗進行了分析和探討，總結歸納出了多晶硅生產耗能的節能具體措施，以供相關人員參考或采納。

關鍵詞：多晶硅；生產；能耗；節能對策；分析

前言：隨著現代工業的不斷發展和進步，多晶硅的產業也面臨著巨大的考驗，因為國外市場的經濟危機等問題，所以對于我國多晶硅的價格進行壓制。我國多晶硅的產量雖然一直都高于其他國家，但是多晶硅的生產成本很高，所以現如今我國多晶硅產業逐漸出現了虧損的現象。只有研究出真正的節能對策，才能夠解決耗能過大、虧損等問題。

一、多晶硅的產業概況

多晶硅是現代社會中信息行業和太陽能產業發電的重要基礎原材料，世界各國早已經將多晶硅列入戰略性材料中，并且一直都有相關政策對其進行鼓勵。雖然我國多晶硅的產量較高，但是由于生產工藝十分落后，所以我國對于多晶硅的需求一直都需要依賴西方國家的進口。隨著近幾年來我國工業技術的不斷發展，僅僅2011年到2013年，我國多晶硅的產量就已經達到了8.3萬、6.5萬、8.5萬噸，但是隨著西方國家金融危機的不斷影響，近幾年來我國一些多晶硅企業已經破產倒閉。只有一小部分的產業依靠著節能技術和強大的經濟實力在支撐。截止到2015年末，我國現如今正在運營并且的多晶硅企業有17家，多晶硅的總產量大概能達到17萬噸。總的來說，只有有效的節能措施，才能夠維持多晶硅的正常生產和運行，所以多晶硅生產只能夠最重要的一項技術就是節能技術，降低多晶硅的能耗才是提升企業競爭力的主要措施[1]。

二、多晶硅的生產能耗的相關分析

現如今多晶硅的主流工藝能耗主要包括水電、煤和蒸汽的消耗，我國政府已經認識到了多晶硅生產耗能的嚴重性，所以將多晶硅生產的重點都放在了節能方面，現如今我國頒布的規范GB 29447-2012中就明確規定了多晶硅企業生產的能源耗能限額，我國現在已經有大部分企業都能夠滿足這項規范。現如今我國大部分企業在多晶硅的生產方面都將重點放在了節能耗能方面，但是不同的生產用途耗能也完全不同，比如高溫氫化耗能為56KWh/kg-si，足足是底紋氫化耗能的5倍之多，所以為了最大程度上的控制耗能，現如今我國大部分企業都采用低溫氫化來處理氯化硅，并且還在進一步的研究低溫氫化技術，以求最大限度上的耗能，減少不必要的成本[2]。

三、多晶硅生產中能耗的節能具體對策

（一）還原爐節能。還原工序一直都是多晶硅生產的技術核心之一，也就是高純度的三氯氫硅和氫氣在高溫條件下產生的高純度多晶硅，這個過程占總耗能的三分之一。在實際過程中，只要通過熱力學的計算和模擬計算，就能夠確定多晶硅生產過程中的耗能情況，以新疆某企業為例，圖1是多晶硅的耗能變化圖。

從圖1就能夠清楚的了解到多晶硅在生產過程中的耗能情況，由于節能型還原爐隨著原料越來越多，沉淀面積越來越大，內部熱量也會越來越高，利用綜合發熱的效果，就能夠最大程度上的降低耗能，解決了多晶硅快速生產的問題。

（二）冷氫化節能。多晶硅在生產過程中，每產一噸就會有20噸的副產物，我國現如今多晶硅的年產量約為17萬噸，那就會產生300多噸的四氯化硅，如果處理不善，記憶對地球的生態環境造成威脅。以新疆某企業為例，該企業年產量為7.2萬噸，如果不能夠及時處理副產物，這對新疆地區的生態環境有著致命的威脅。只有才用冷氫化節能工藝，才能夠最大程度上的減少多余的耗能[3]，反應公式如下：

3siCL4+2H2+Si=4SiHCL3SiCL4+2H2+Si=2SiH2CL2圖2是最佳冷氫化節能反應變化效果圖。

（三）還原尾氣回收節能。多晶硅還原尾氣中主要含有的成分有H2、HCL、SiHCL3等氣體，所以現代工藝就會利用尾氣中的氣體成分來進行新型處理工藝，該工藝過程簡單、易操作，并且組合忍受率很高，所以一經推出就收到了各個企業的熱烈追捧。這項技術的本質其實就是采用加壓冷凝工藝，將熱流量和冷流量進行交換，這種方法能夠最大程度上的降低運行成本，從而解決了我國工業生產中一直面臨的“三費問題”。

（四）提純系統節能。提純系統節能將多晶硅行業的技術引入到BX雙層網中，解決了多晶硅在提純過程中出現的質量低、穩定性差以及耗能過高的問題。多晶硅中的三氯氫硅B<30ppta、P<50ppta，所以這樣不僅能夠提升可操作性，還能夠將操作裕量一直維持在50%到150%之間，還能夠將提純效果提升65%到75%，有效的降低了耗能。

結束語：如何改良傳統的多晶硅生產工藝是現如今多晶硅企業關注的重點，也是節能的重點，通過研究不難發現，只要利用還原爐裝置，利用冷熱流量的轉換裝置，就能夠大幅度的降低多晶硅的生產耗能，還能夠將一些副產物進行加工處理，回收利用，從而為地球的節能做出貢獻。

參考文獻：

[1]嚴大洲，楊永亮，張升學，司文學，馬志華.多晶硅能耗分析與節能實踐[J].電子科學技術，2014，02（19）：224-230.

[2]楊紫琪.多晶硅生產中能耗的分析及節能的途徑[J].遼寧化工，2015，02（29）：180-182+186.

[3]甘若淵.淺析多晶硅生產中能耗的分析及節能措施[J].科技致富向導，2015，17（33）：162-165.