江蘇中能硅業(yè)：多晶硅品質(zhì)提升 成本再創(chuàng)新低
今年7月，江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)江蘇中能)宣布其20萬(wàn)噸氫化設(shè)施已成功投產(chǎn)。這標(biāo)志著江蘇中能在多晶硅產(chǎn)能逐月
今年7月，江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)江蘇中能)宣布其20萬(wàn)噸氫化設(shè)施已成功投產(chǎn)。這標(biāo)志著江蘇中能在多晶硅產(chǎn)能逐月攀升、生產(chǎn)成本持續(xù)下 降的同時(shí)，副產(chǎn)物循環(huán)再利用的瓶頸也被突破。此外，隨著新的氫化設(shè)施的投產(chǎn)，其多晶硅產(chǎn)品品質(zhì)將大幅提升，而生產(chǎn)成本也將進(jìn)一步降低。
多晶硅年產(chǎn)能將達(dá)2.1萬(wàn)噸
江蘇中能是香港保利協(xié)鑫能源控股公司投資的新能源企業(yè)，2006年3月在江蘇徐州經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)設(shè)立。2006年6月，江蘇中能第一期年產(chǎn)1500 噸太陽(yáng)能級(jí)多晶硅項(xiàng)目正式動(dòng)工，2007年9月投入生產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)多晶硅155噸，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入3億元；第二期年產(chǎn)1500噸電子級(jí)多晶硅項(xiàng)目于2007 年8月開(kāi)工建設(shè)，到2008年6月就已經(jīng)投入生產(chǎn)，創(chuàng)造了世界多晶硅項(xiàng)目建設(shè)史的奇跡；隨后，第三期3條生產(chǎn)線共計(jì)年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸的項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)1年的建設(shè) 也在2009年上半年全面投產(chǎn)。經(jīng)過(guò)3年建設(shè)，截止到2009年6月，江蘇中能建成5條共計(jì)1.8萬(wàn)噸年產(chǎn)能的多晶硅生產(chǎn)線。
繼 2009年10月多晶硅單月產(chǎn)量突破1000噸之后，江蘇中能的多晶硅單月產(chǎn)量于2010年5月進(jìn)一步突破達(dá)1300噸，下半年將突破 1600噸/月的產(chǎn)量。過(guò)去4年來(lái)，該公司的多晶硅產(chǎn)銷(xiāo)量連續(xù)翻番，產(chǎn)品質(zhì)量提升到電子級(jí)，目前通過(guò)技術(shù)提升改造，2010年可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能2.1萬(wàn)噸，全 年產(chǎn)量將超過(guò)1.6萬(wàn)噸。
江蘇中能已經(jīng)建成目前世界上單體規(guī)模最大的多晶硅生產(chǎn)基地，已經(jīng)建成的總產(chǎn)能名列亞洲第一、世界第三。從 2007年投產(chǎn)以來(lái)，累計(jì)生產(chǎn)并交付了超過(guò)1萬(wàn)噸的優(yōu)質(zhì)多晶硅，同包括晶澳、天合、尚德、阿特斯、南京中電、林洋等國(guó)內(nèi)外主要太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)企業(yè)簽訂 了4～7年的長(zhǎng)期供貨合同。
江蘇中能正積極實(shí)施技術(shù)改造，多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量進(jìn)一步提升。未來(lái)，該公司還將著力研發(fā)替代“改良西門(mén)子法”的新技術(shù)“硅烷法”、“流化床法”，在能耗、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等方面進(jìn)一步邁向國(guó)際最尖端水平。
江蘇中能計(jì)劃再經(jīng)過(guò)3年的持續(xù)投入，建成國(guó)際一流的多晶硅生產(chǎn)和研發(fā)基地，逐步完善光伏產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈。除了為光伏產(chǎn)業(yè)提供原料之外，還為航空、電子 等高科技產(chǎn)業(yè)提供高品質(zhì)的半導(dǎo)體材料，帶動(dòng)中國(guó)光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，爭(zhēng)取5年內(nèi)在江蘇徐州形成千億元規(guī)模的新能源產(chǎn)業(yè)群。
閉環(huán)生產(chǎn)確保低能耗零污染
江蘇中能的萬(wàn)噸級(jí)多晶硅采用目前世界上居于主流地位的改良西門(mén)子工藝，由于大型高效還原技術(shù)的運(yùn)用和各工序的能量回收、系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)的低 能耗制造。目前每生產(chǎn)1千克多晶硅全流程電耗控制在100千瓦時(shí)以?xún)?nèi)，處于世界領(lǐng)先水平。將2個(gè)9純度的工業(yè)硅提純到9個(gè)9以上的高純多晶硅，全流程消耗 的電量換算成每萬(wàn)元GDP耗能比是0.6噸標(biāo)準(zhǔn)煤，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)鋼鐵、電解鋁各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)的耗能水平，也低于各地及全國(guó)平均耗能水平。
多 晶硅生產(chǎn)工藝包括三氯氫硅氫化合成、三氯氫硅精餾、還原多晶硅、尾氣分離與回收等4道工序。三氯氫硅還原是用改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅的關(guān)鍵工序。從還原這 道工序來(lái)看，江蘇中能現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的大型還原爐電耗低于60千瓦時(shí)/千克。有些企業(yè)使用的小型還原爐，無(wú)論是早期從俄羅斯進(jìn)口的還是國(guó)產(chǎn)的，還原電耗都在 150千瓦時(shí)/千克～200千瓦時(shí)/千克之間，比江蘇中能要高一倍多。
江蘇中能的還原、精餾、尾氣分離3道工藝分別引進(jìn)德國(guó)、日本、美國(guó)最尖端的技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了裝備國(guó)產(chǎn)化。在江蘇中能的生產(chǎn)線上，共計(jì)有超過(guò)40項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)投入應(yīng)用。
改良西門(mén)子法工藝是化工生產(chǎn)過(guò)程，多晶硅生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生氯化氫、氫氣、四氯化硅、三氯氫硅等中間物質(zhì)，這些易燃易爆、有強(qiáng)酸腐蝕性的物質(zhì)在江蘇中能的生 產(chǎn)系統(tǒng)得到嚴(yán)格管理和有效利用，回收利用率都在99%以上。尤其是在多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量副產(chǎn)物四氯化硅，通過(guò)江蘇中能生產(chǎn)線上的氫化系統(tǒng)全部轉(zhuǎn)化成 三氯氫硅原料進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)利用。
氯氫化提升品質(zhì)降低成本
將多晶硅生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)物四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，從而實(shí) 現(xiàn)物料的閉路循環(huán)，是保證多晶硅生產(chǎn)零排放的關(guān)鍵步驟。隨著多晶硅產(chǎn)能的擴(kuò)大，就必須加大四氯化硅的處理能力。把四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，目前比較成熟的 有熱氫化和冷氫化兩種方法。冷氫化工藝具有生產(chǎn)能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率高、耗電省等優(yōu)點(diǎn)，因此，從多晶硅生產(chǎn)裝置興建之初，江蘇中能就選定了冷氫化工藝。而且中能 在冷氫化工藝基礎(chǔ)上加大了對(duì)系統(tǒng)中另一副產(chǎn)物氯化氫的回收反應(yīng)，中能創(chuàng)造性地命名為 “氯氫化”！
選擇不同的技術(shù)路線對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的能 效有很大的影響。國(guó)內(nèi)有些企業(yè)采用的是熱氫化技術(shù)，四氯化硅一次轉(zhuǎn)化率最好只能達(dá)到18%，而江蘇中能的氯氫化設(shè)施的一次轉(zhuǎn)化率達(dá)到25%。處理1千克四 氯化硅，熱氫化技術(shù)裝置要耗電4千瓦時(shí)，其電耗比江蘇中能的氯氫化技術(shù)高4倍多。
此前，江蘇中能已有30萬(wàn)噸/年氫化設(shè)施，連同此次投 產(chǎn)的20萬(wàn)噸/年氫化設(shè)備，其氫化設(shè)施處理四氯化硅能力已達(dá)到50萬(wàn)噸/年，這將可以滿足 2.5萬(wàn)～3萬(wàn)噸多晶硅年產(chǎn)能的副產(chǎn)物處理需求。與原有氫化設(shè)施相比，近期投產(chǎn)的氯氫化設(shè)施成功移植了美國(guó)一流多晶硅技術(shù)服務(wù)商的技術(shù)，不僅提高了單臺(tái)反 應(yīng)器的生產(chǎn)能力，而且提高了裝置的自動(dòng)化程度和長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行能力。
江蘇中能四氯化硅氫化設(shè)施的順利投產(chǎn)還可以使多晶硅品質(zhì)得以提升。 氯氫化工藝技術(shù)瓶頸的突破和處理能力的提高，減少了外購(gòu)三氯氫硅質(zhì)量不穩(wěn)定對(duì)系統(tǒng)的沖擊。50萬(wàn)噸氫化裝置提供了品質(zhì)穩(wěn)定的三氯氫硅，確保經(jīng)過(guò)高效精餾裝 置后獲得100%的電子級(jí)三氯氫硅，為還原后產(chǎn)出的高純多晶硅品質(zhì)提升提供保障。氫化設(shè)施的投產(chǎn)將對(duì)江蘇中能電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品比例的提高起到非常重要的作 用，近期國(guó)際權(quán)威質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)德國(guó)BrukerOptikGmbH評(píng)測(cè)結(jié)果顯示，在江蘇中能的多晶硅產(chǎn)品中相當(dāng)一部分已經(jīng)達(dá)到了電子級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著未來(lái)氫 化設(shè)施的全面達(dá)產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)，江蘇中能的多晶硅產(chǎn)品有望全部達(dá)到電子級(jí)或太陽(yáng)能一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。
由于副產(chǎn)物得到充分利用，多晶硅生產(chǎn)成本也隨之降低，在20萬(wàn)噸氫化設(shè)施全面達(dá)產(chǎn)后，將年產(chǎn)三氯氫硅23萬(wàn)噸，江蘇中能每年將節(jié)約原料成本約7.2億元，確保多晶硅生產(chǎn)成本迅速降到30美元/千克以下的世界領(lǐng)先水平，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
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