多晶硅生产中能耗的分析及节能对策分析

郑盛涛

摘要：随着社会的不断发展和进步，人们越来越了解到节能的重要性，因为在现代的工业社会中，多晶硅是一种耗能非常巨大的产业，所以无论是相关部门还是人民群众对于多晶硅的耗能问题都十分重视。本文通过对多晶硅的产业情况和多晶硅的生产能耗进行了分析和探讨，总结归纳出了多晶硅生产耗能的节能具体措施，以供相关人员参考或采纳。

关键词：多晶硅；生产；能耗；节能对策；分析

前言：随着现代工业的不断发展和进步，多晶硅的产业也面临着巨大的考验，因为国外市场的经济危机等问题，所以对于我国多晶硅的价格进行压制。我国多晶硅的产量虽然一直都高于其他国家，但是多晶硅的生产成本很高，所以现如今我国多晶硅产业逐渐出现了亏损的现象。只有研究出真正的节能对策，才能够解决耗能过大、亏损等问题。

一、多晶硅的产业概况

多晶硅是现代社會中信息行业和太阳能产业发电的重要基础原材料，世界各国早已经将多晶硅列入战略性材料中，并且一直都有相关政策对其进行鼓励。虽然我国多晶硅的产量较高，但是由于生产工艺十分落后，所以我国对于多晶硅的需求一直都需要依赖西方国家的进口。随着近几年来我国工业技术的不断发展，仅仅2011年到2013年，我国多晶硅的产量就已经达到了8.3万、6.5万、8.5万吨，但是随着西方国家金融危机的不断影响，近几年来我国一些多晶硅企业已经破产倒闭。只有一小部分的产业依靠着节能技术和强大的经济实力在支撑。截止到2015年末，我国现如今正在运营并且的多晶硅企业有17家，多晶硅的总产量大概能达到17万吨。总的来说，只有有效的节能措施，才能够维持多晶硅的正常生产和运行，所以多晶硅生产只能够最重要的一项技术就是节能技术，降低多晶硅的能耗才是提升企业竞争力的主要措施[1]。

二、多晶硅的生产能耗的相关分析

现如今多晶硅的主流工艺能耗主要包括水电、煤和蒸汽的消耗，我国政府已经认识到了多晶硅生产耗能的严重性，所以将多晶硅生产的重点都放在了节能方面，现如今我国颁布的规范GB 29447-2012中就明确规定了多晶硅企业生产的能源耗能限额，我国现在已经有大部分企业都能够满足这项规范。现如今我国大部分企业在多晶硅的生产方面都将重点放在了节能耗能方面，但是不同的生产用途耗能也完全不同，比如高温氢化耗能为56KWh/kg-si，足足是底纹氢化耗能的5倍之多，所以为了最大程度上的控制耗能，现如今我国大部分企业都采用低温氢化来处理氯化硅，并且还在进一步的研究低温氢化技术，以求最大限度上的耗能，减少不必要的成本[2]。

三、多晶硅生产中能耗的节能具体对策

（一）还原炉节能。还原工序一直都是多晶硅生产的技术核心之一，也就是高纯度的三氯氢硅和氢气在高温条件下产生的高纯度多晶硅，这个过程占总耗能的三分之一。在实际过程中，只要通过热力学的计算和模拟计算，就能够确定多晶硅生产过程中的耗能情况，以新疆某企业为例，图1是多晶硅的耗能变化图。

从图1就能够清楚的了解到多晶硅在生产过程中的耗能情况，由于节能型还原炉随着原料越来越多，沉淀面积越来越大，内部热量也会越来越高，利用综合发热的效果，就能够最大程度上的降低耗能，解决了多晶硅快速生产的问题。

（二）冷氢化节能。多晶硅在生产过程中，每产一吨就会有20吨的副产物，我国现如今多晶硅的年产量约为17万吨，那就会产生300多吨的四氯化硅，如果处理不善，记忆对地球的生态环境造成威胁。以新疆某企业为例，该企业年产量为7.2万吨，如果不能够及时处理副产物，这对新疆地区的生态环境有着致命的威胁。只有才用冷氢化节能工艺，才能够最大程度上的减少多余的耗能[3]，反应公式如下：

3siCL4+2H2+Si=4SiHCL3SiCL4+2H2+Si=2SiH2CL2图2是最佳冷氢化节能反应变化效果图。

（三）还原尾气回收节能。多晶硅还原尾气中主要含有的成分有H2、HCL、SiHCL3等气体，所以现代工艺就会利用尾气中的气体成分来进行新型处理工艺，该工艺过程简单、易操作，并且组合忍受率很高，所以一经推出就收到了各个企业的热烈追捧。这项技术的本质其实就是采用加压冷凝工艺，将热流量和冷流量进行交换，这种方法能够最大程度上的降低运行成本，从而解决了我国工业生产中一直面临的“三费问题”。

（四）提纯系统节能。提纯系统节能将多晶硅行业的技术引入到BX双层网中，解决了多晶硅在提纯过程中出现的质量低、稳定性差以及耗能过高的问题。多晶硅中的三氯氢硅B<30ppta、P<50ppta，所以这样不仅能够提升可操作性，还能够将操作裕量一直维持在50%到150%之间，还能够将提纯效果提升65%到75%，有效的降低了耗能。

结束语：如何改良传统的多晶硅生产工艺是现如今多晶硅企业关注的重点，也是节能的重点，通过研究不难发现，只要利用还原炉装置，利用冷热流量的转换装置，就能够大幅度的降低多晶硅的生产耗能，还能够将一些副产物进行加工处理，回收利用，从而为地球的节能做出贡献。

参考文献：

[1]严大洲，杨永亮，张升学，司文学，马志华.多晶硅能耗分析与节能实践[J].电子科学技术，2014，02（19）：224-230.

[2]杨紫琪.多晶硅生产中能耗的分析及节能的途径[J].辽宁化工，2015，02（29）：180-182+186.

[3]甘若渊.浅析多晶硅生产中能耗的分析及节能措施[J].科技致富向导，2015，17（33）：162-165.