鄭盛濤

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們越來越了解到節(jié)能的重要性，因為在現(xiàn)代的工業(yè)社會中，多晶硅是一種耗能非常巨大的產(chǎn)業(yè)，所以無論是相關(guān)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(chǎn)業(yè)情況和多晶硅的生產(chǎn)能耗進(jìn)行了分析和探討，總結(jié)歸納出了多晶硅生產(chǎn)耗能的節(jié)能具體措施，以供相關(guān)人員參考或采納。

關(guān)鍵詞：多晶硅；生產(chǎn)；能耗；節(jié)能對策；分析

前言：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，多晶硅的產(chǎn)業(yè)也面臨著巨大的考驗，因為國外市場的經(jīng)濟危機等問題，所以對于我國多晶硅的價格進(jìn)行壓制。我國多晶硅的產(chǎn)量雖然一直都高于其他國家，但是多晶硅的生產(chǎn)成本很高，所以現(xiàn)如今我國多晶硅產(chǎn)業(yè)逐漸出現(xiàn)了虧損的現(xiàn)象。只有研究出真正的節(jié)能對策，才能夠解決耗能過大、虧損等問題。

一、多晶硅的產(chǎn)業(yè)概況

多晶硅是現(xiàn)代社會中信息行業(yè)和太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)電的重要基礎(chǔ)原材料，世界各國早已經(jīng)將多晶硅列入戰(zhàn)略性材料中，并且一直都有相關(guān)政策對其進(jìn)行鼓勵。雖然我國多晶硅的產(chǎn)量較高，但是由于生產(chǎn)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(jìn)口。隨著近幾年來我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，僅僅2011年到2013年，我國多晶硅的產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)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(yè)已經(jīng)破產(chǎn)倒閉。只有一小部分的產(chǎn)業(yè)依靠著節(jié)能技術(shù)和強大的經(jīng)濟實力在支撐。截止到2015年末，我國現(xiàn)如今正在運營并且的多晶硅企業(yè)有17家，多晶硅的總產(chǎn)量大概能達(dá)到17萬噸?？偟膩碚f，只有有效的節(jié)能措施，才能夠維持多晶硅的正常生產(chǎn)和運行，所以多晶硅生產(chǎn)只能夠最重要的一項技術(shù)就是節(jié)能技術(shù)，降低多晶硅的能耗才是提升企業(yè)競爭力的主要措施[1]。

二、多晶硅的生產(chǎn)能耗的相關(guān)分析

現(xiàn)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(jīng)認(rèn)識到了多晶硅生產(chǎn)耗能的嚴(yán)重性，所以將多晶硅生產(chǎn)的重點都放在了節(jié)能方面，現(xiàn)如今我國頒布的規(guī)范GB 29447-2012中就明確規(guī)定了多晶硅企業(yè)生產(chǎn)的能源耗能限額，我國現(xiàn)在已經(jīng)有大部分企業(yè)都能夠滿足這項規(guī)范。現(xiàn)如今我國大部分企業(yè)在多晶硅的生產(chǎn)方面都將重點放在了節(jié)能耗能方面，但是不同的生產(chǎn)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(xiàn)如今我國大部分企業(yè)都采用低溫氫化來處理氯化硅，并且還在進(jìn)一步的研究低溫氫化技術(shù)，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(chǎn)中能耗的節(jié)能具體對策

（一）還原爐節(jié)能。還原工序一直都是多晶硅生產(chǎn)的技術(shù)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(chǎn)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(xué)的計算和模擬計算，就能夠確定多晶硅生產(chǎn)過程中的耗能情況，以新疆某企業(yè)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(chǎn)過程中的耗能情況，由于節(jié)能型還原爐隨著原料越來越多，沉淀面積越來越大，內(nèi)部熱量也會越來越高，利用綜合發(fā)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(chǎn)的問題。

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

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

（三）還原尾氣回收節(jié)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(xiàn)代工藝就會利用尾氣中的氣體成分來進(jìn)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(jīng)推出就收到了各個企業(yè)的熱烈追捧。這項技術(shù)的本質(zhì)其實就是采用加壓冷凝工藝，將熱流量和冷流量進(jìn)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(yè)生產(chǎn)中一直面臨的“三費問題”。

（四）提純系統(tǒng)節(jié)能。提純系統(tǒng)節(jié)能將多晶硅行業(yè)的技術(shù)引入到BX雙層網(wǎng)中，解決了多晶硅在提純過程中出現(xiàn)的質(zhì)量低、穩(wěn)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?qū)⒉僮髟Ａ恳恢本S持在50%到150%之間，還能夠?qū)⑻峒冃Ч嵘?5%到75%，有效的降低了耗能。

結(jié)束語：如何改良傳統(tǒng)的多晶硅生產(chǎn)工藝是現(xiàn)如今多晶硅企業(yè)關(guān)注的重點，也是節(jié)能的重點，通過研究不難發(fā)現(xiàn)，只要利用還原爐裝置，利用冷熱流量的轉(zhuǎn)換裝置，就能夠大幅度的降低多晶硅的生產(chǎn)耗能，還能夠?qū)⒁恍└碑a(chǎn)物進(jìn)行加工處理，回收利用，從而為地球的節(jié)能做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]楊紫琪.多晶硅生產(chǎn)中能耗的分析及節(jié)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(chǎn)中能耗的分析及節(jié)能措施[J].科技致富向?qū)В?015，17（33）：162-165.