年产500吨硅烷建设项目工程节能评估报告

-65-汽化器汽化器氢化炉氢化炉尾气过滤器AEG调控箱氢化炉变压器110变电站内10KV变电所回收氢气和制氢站氢气N2夹套冷却水电极冷却水整流器冷却水尾气回收来自罐区精制的SiCl4图2-3热氢化单元工艺流程通过两种氢化工艺优缺点对比，冷氢化法生产多晶硅电耗低，STC转化率高，Si、Cl消耗低，三废处理量小，环保压力低，因此，项目选择配套3万吨/年冷氢化法处理STC。3、与冷氢化配套新建一条3万吨精馏装置本项目精馏考虑和3万吨的冷氢化装置配套，利用耦合技术，蒸汽消耗大幅降低，装置处理能力大，操作弹性大。新建精馏装置的高低沸物的分离提纯，可使用一期已使用的8＃、9＃塔可达到回收的目的，也可满足生产要求。高沸残液去残液处理粗STC去罐区冷氢化粗馏2级塔冷凝器回流罐2.3.2硅烷项目总平面布置高沸残液去残液处理粗STC去罐区冷氢化粗馏2级塔冷凝器回流罐满足工艺流程要求，保证生产线短捷，尽量避免管道来往交叉迂回，并将公用工程消耗量大的装置集中布置，尽量靠近供应来源，合理布置场地内用地，注意节约用地。项目平面布置主要分为六个部分：硅烷生产装置、硅烷气充装系统、冷氢化、精馏、废气废液处理、罐区等，年产500吨硅烷项目是景新公司在一期项目基础上的改造及扩产项目，项目直接建设在景新公司现有厂区，实施后与景新公司一期项目共同形成一个完整的闭路循环系统，达到整个生产过程物料的完全利用，绿色无污染。原料取材方便，后处理容易，同时具备配套的公用工程及运输条件，生产十分便利。2.4项目的主要技术经济指标表2-2项目主要经济技术指标序号指标名称单位数量备注一产品方案及生产规模1.1硅烷t/a5001.2TCS生产规模冷氢化处理装置万吨31.3精馏装置万吨3二年操作日d300三主要原辅、燃料年总消耗量3.1三氯氢硅t/a173503.2液氮t/a23003.3甲醇t/a6703.4歧化催化剂t/a63.5吸附剂t/a33.630%氢氧化钠溶液t/a85四公用动力消耗量4.1供水万t/a1704.2供电万kwh29764.3天然气万m³/a1275五运输量5.1运入量t/a204145.2运出量t/a2000六全厂定员人4596.1其中：生产工人人2806.2管理、专业技术人员人179七占地面积7.1厂区占地面积亩6377.2全厂建筑面积亩400八工程项目总投资万元32097九能耗指标吨标煤/年19963十固定资产投资万元20553十一年平均销售收入万元18900十二年均总成本费用万元11375十三年均税金及附加万元145十四年均利润总额万元7875十五财务评价指标15.1投资利润率%24.515.2投资利税率%36.815.3全部投资回收期年4.752.5项目用能概况2.5.1项目主要用能设备和供、用能系统项目主要能耗系统包括硅烷生产装置、硅烷气充装系统、冷氢化处理装置、精馏装置。项目主要耗能设备包括：冷氢化反应器、锅炉、加热器、循环泵、风机、加料泵、输料泵、精馏塔等设备。能源流向图如下（图2-4）热损失热损失蒸汽电力天然气硅烷生产、STC冷氢化及精馏提纯空压机空调水泵燃气锅炉余热回收图2-4项目能源流向图2.5.2项目主要能源消耗结构本项目采用氯硅烷歧化法生产硅烷气，原辅料主要为硅粉、氯硅烷以及液碱。其中，氯硅烷在整个生产过程中循环生产使用，仅在少数情况下需少量外加。这些材料全部包含着在我公司一期已投产的多晶硅项目中，无需另外采购。而且这些材料在景德镇以及周边城市（九江）均有大量生产，采购十分方便。项目所需的能源消耗主要为电、水、天燃气等能源。动力介质水、天然气、电力均由公司现有基础公用设施提供，无需另外增加。500吨硅烷项目实施，主要节能方面在于配套3万吨/TCS规模冷氢化，淘汰旧热氢化工艺，能耗大大降低。而且项目通过硅烷法生产工业电子级多晶硅，形成生产闭路循环，减少废弃物排放，安全环保。能源消费结构表列于表2-3，表2-3主要能源消耗量对比现有热氢化能源名称数值折煤系数折标煤（吨）项目实施前天然气（万m3）1380.851.2143kg/m316767.74电（万kwh）5469.21.229t/万kwh6721软水（万吨）1680.4857kg/t819.25合计24308冷氢化能源名称数值折煤系数折标煤（吨）项目实施后天然气（万m3）12751.2143kg/m315482.3电（万kwh）29761.229t/万kwh3658软水（万吨）1700.4857kg/t823.565合计19963项目通过实施冷氢化后，生产每吨/TCS需配套冷氢化处理装置电耗从1823kwh降低为992kwh，电力消耗下降46%，天然气消耗从460m3/t下降为425m3/t，同比热氢化工艺生产下降8%，配套3万吨/TCS规模冷氢化装置综合能耗同比原工艺热氢化下降17.8%，年节约标准煤4345吨。2.5.3能源消耗平衡表购入贮存输送分配最终使用实物量等价值当量值硅烷生产系统冷氢化处理系统精馏及尾气回收辅助生产办公合计供入能量天然气1275万m³15482tce4134tce2140tce（能源转换蒸汽）9208tce（能源转换蒸汽）0015482tce电力2976万kwh3658tce85tce3318tce138tce102tce15tce3658tce自来水170万t824tce293tce261tce223tce46tce1tce824tce合计4512tce5719tce9569tce148tce16tce19282tce有效能量天然气3800tce（天然气能源转换蒸汽）2000tce（天然气能源转换蒸汽）8600tce（天然气能源转换蒸汽）14400tce电力72tce3000tce100tce90tce12tce3274tce自来水280tce220tce210tce40tce0.9tce750.9tce小计4152tce5220tce8910tce130tce12.9tce18425tce回收利用损失能量360tce499tce659tce18tce3.1tce1539tce合计4512tce5719tce9569tce148tce16tce19282tce表2-4能源消耗平衡表3能源供应情况分析评估3.1项目所在地能源供应条件及消费情况1、厂区条件及交通运输状况景德镇市位于江西东北部，地处赣、浙、皖三省交界处，经济结构以陶瓷、化工工业为主，其他工业为辅，市内现有冶金、电力、汽车配件、电子、电器、机械等工业企业，主要产品达几万种。景德镇市高新区工业园区距景德镇市高速路口约5公里，距市区约3公里，园区内有多家大型机械、化工企业，水、电、交通网络配套，生活服务设施完善，外部交通便利，与206国道和九景高速直通，能贯通赣、浙、皖等高速，交通便捷，运输方便。2、公用工程状况工厂内水、电、蒸汽等公用工程设施完善，且均有富余，同时该装置在厂的总体规划中，现有的水、电、蒸汽公用工程设施能满足改建装置的需要，无需另外新建配套水、电、蒸汽装置。3、项目能源供应条件景德镇电力设施有新建“上大压小”两台66万千瓦时超临界火力发电机组已经投产发电，厂区内有电力供应丰富，公司设有降压配电所以供全厂使用。且都是由城市配电网直接供电。公司供电方式主要是采用集中供电方式,由城市政电网的110kV变电站，经10kV专线引至总降压配电所供电，经11台配电变压器降压将10kV降为380V后再由配电柜输送到各个用能单位使用。此项目主要通过380V常规动力电变配电站与供电10KV网线连接，能满足项目供电需求；景德镇水资源丰富，水资源供应主要依托昌江和南河支流，项目所用水由厂区自来水管网系统供给。天然气已经接入高新区工业园区，由华润和深燃天然气公司供应，因此项目能源供应条件比较适合项目实施。3.2项目能源消费对当地能源消费的影响项目消耗的主要能耗电、水、天然气，均由厂区内公用设施供给，其中电投入3658吨标准煤，相当项目实施前电耗下降近46%，因此，项目实施不会增加公司电耗，反而减少电力消耗。水年投入量为824吨标准煤，对于公司现有4500t/天用水系统也不会造成影响；天然气用于锅炉转换蒸汽，年消耗1275万m3，折合标准煤15482吨，相比项目实施前消耗下降8%，因此，现有锅炉足以满足项目蒸汽量，而且天然气管道已经引入厂区内，不新增天然气消耗量，也不会对园区内供气产生影响。由此可见，项目能源消费对当地能源消费没有影响。环境保护实施情况（1）废水污染治理废水中的主要污染物为氯离子、H+等使废水呈现酸性。公司建有三废分厂，专门集中处理生产过程中产生的废水、废气及固废。废水处理措施：建造废水处理池，将废水排入其中，加碱中和，使得其pH值及各种离子含量均达标后可再循环使用，直接排放量很少。生活污水经化粪池处理后，就近排入厂区污水排水管道。最后排入工业园的工业排水管道。（2）废气污染治理项目生产过程中产生废气主要为氮气，含有少量氢气及氯硅烷等。处理主要是通过将生产中各分厂产生的废气统一进入三废分厂的废气洗涤塔，待所有可能的污染成分被淋洗干净后再放空处理。（3）废渣治理主要来自生产过程中产生的为二氧化硅及硅酸盐。将生产过程产生的可回用的固体废弃物进行外售；厂区内设置固定垃圾收集点（非露天）来集中堆放不可回用的固体废弃物，收集后及时集中清运。（4）噪声污染治理本项目噪声主要来自电机、泵以及生产中其它设备的噪声，一方面设备选型时尽量选用低噪声的设备，另一方面这些机械转动设备都分别在各自的单独房间内安装，均采取了隔声措施，对外界噪声影响较弱，设备安装设计过程中加装消声器和防震垫，可减弱噪声的传播。车间周围空地植树绿化，可以减弱噪声，因此采取措施后可以达到国家允许的厂矿噪声标准。（5）环境管理加强日常环保管理工作，定期对有关环保设施运转情况进行检查，发现问题及时处理。（6）搞好清洁生产不断改进设计、使用清洁的能源和原材料、采用先进的工艺与装备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生与排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。4项目建设方案节能评估4.1项目选址、总平面布置评估4.1.1项目选址节能评估项目建设于景德镇市高新区江西景德半导体新材料有限公司内。以公司原有一期多晶硅生产线为依托，利用生产过程中产生的氯硅烷为原料，同时硅烷生产过程中产生的副产品直接进入其他工段形成闭路循环。项目新建硅烷生产主装置、冷氢化处理系统、精馏系统，共用变配电、循环水、中控分析室及办公楼、原料仓库、成品仓库、门卫及厂区道路等，项目充分利用厂内水电气基础设施，减少投资，节约成本。另外，项目建设地与206国道和九景高速直通，距景德镇市高速路口约5公里，交通便利。4.1.2总平面布置评估硅烷生产项目及配套装置将整个区域主要划分为硅烷生产系统、冷氢化处理系统、精馏系统系统、尾气回收系统、变配电间、原料仓库、成品仓库、办公楼及中控分析室、污水处理、除盐水站、循环水泵站、灌装区等，总体设计符合城市规划有关技术指标要求，符合《建筑设计防火规范》中有关建筑防火间距要求和消防车道的规范。该项目平面布置主要呈现以下几个特点：（1）总平面布置整齐、紧凑，道路顺直、通畅，功能分区明确、规整。冷氢化处理装置布置在原先热氢化车间，各公辅设施分别位于各自功能区域内，分工明确，布置整齐。（2）工艺管路短捷，投资节省。根据工艺流程将反应器布置在场地的东侧，依次布置三台反应器及辅助设备，反应器出料处理系统及原料预热系统紧靠反应系统，布置在场地的中部，场地的西部为管廊。（3）厂区内主要能源流短捷，投资节省。区域内项目主要原料可由本公司现有装置及部分新建装置通过管道输送至本装置，原材料供给方便，可最大限度利用厂区现有资源、设施。4.2生产工艺、技术方案评估随着全球光伏产业的快速发展，硅烷法多晶硅生产工艺越来越受到重视，其原因主要是硅烷法多晶硅工艺有它自身的优点:每千克多晶硅产品的综合能耗比三氯氢硅法低三分之一以上;硅烷法工艺的副产物对环境不会造成大的危害，属于环境友好型多晶硅工艺;生产成本比三氯氢硅法低，具有成本优势;因为硅烷气体没有腐蚀性而三氯氢硅具有较强的腐蚀性，所以硅烷法工艺对工艺管道和设备的要求比三氯氢硅法低，生产工艺系统的总投资比三氯氢硅法低;由于硅烷法工艺流程比三氯氢硅法简单，因此硅烷法工艺的占地面积比三氯氢硅法小，属于土地集约化多晶硅工艺;硅烷法多晶硅中产生的硅粉可以用于浇铸法多晶硅片产品中，解决了硅粉的利用问题。硅烷无腐蚀性，热分解温度低且分解率高，故此法所得硅多晶的纯度高，产率高。硅烷法流化床技术总体技术路线是：工业硅、SiCl4和H2经氢化反应器生产含SiHCl3混合气体，然后歧化后产生硅烷气体，硅烷气体经流化床反应器制成颗粒状多晶硅。整个工艺是从工业硅到高纯颗粒多晶硅的过程，氢气和氯硅烷都是整个过程的中间品，在反应过程中作为工艺载体，但在排出杂质的过程中伴随着有一定的损耗，因此在生产过程中有少量的SiCl4和氢气补充。而绝大部分中间产物四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅和硅烷在过程内部循环转换，所以整个工艺是一个真正的闭路循环生产高纯多晶硅的过程。下面就改良西门子法和项目新建硅烷流化床法生产多晶硅生产工艺路线，从原料来源、产品质量、消耗、投资及成本等各方面进行对比。表4-1工艺技术方案对比序号比较项目硅烷流化床法改良西门子法1产品规格太阳能级和电子级太阳能级和电子级2原料高纯氢气、硅粉、四氯化硅高纯氢气、高纯氯气、硅粉3特点化学气相还原法以硅烷为还原载体化学气相还原法以三氯氢硅为还原载体4流程工序较少、流程较短：电解制氢；氯氢化及尾气分离、提纯；歧化及提纯；硅烷流化床；成品包装；硅粉料仓；三氯氢硅罐区；四氯化硅罐区。工序多、流程长：电解制氢；HCL合成；三氯氢硅合成及尾气分离；氯硅烷提纯；氢还原；干法尾气回收；四氯化硅氢化；成品破碎、清洗包装；硅粉料仓；液氯储存；三氯氢硅罐区；四氯化硅罐区。5多晶硅还原连续反应间断反应6产品处理还原产品为粒状，无须处理即可包装。还原炉产品为硅棒，需切断破碎、洗涤干燥后才能包装7中间产品及其用途三氯氢硅、硅烷。三氯氢硅：解决西门子法副产四氯化硅出路问题；高纯硅烷：可广泛应用于微电子、光电子、新材料等高科技领域。三氯氢硅8副产品及其处理无。反应过程中产生的SiCl4返回氯氢化反应器循环使用SiCl4（15000～20000t/a）国内部分工厂设置热氢化工序处理部分SiCl4，其他均罐装储存。9国内现状真正意义上的H2和SiCl4闭路循环；国内没有规模化生产装置仅少部分工厂为闭环式操作，多数以工业硅或三氯氢硅生产多晶硅和副产四氯化硅。10原料消耗硅（折100％）：1.15kg/kgSiCl4：0.96kg/kg氢气：0.78Nm3/kg硅（折100％）：1.4kg/kg液氯：1.4kg/kg氢气：1.475～3.5Nm3/kg11循环水消耗1.93t/kg58.3t/kg12综合电耗33.5kwh/kg>170kwh/kg131500t/a建设投资～6亿元～10亿元从上述比较不难看出，改良西门子法工艺路线产品方案单一、工艺路线长、还原产品需进行整理，投资大成本高；硅烷流化床法生产路线有多种产品方案可供选择可按市场需求分段生产三氯氢硅、硅烷和多晶硅，还原炉产出的粒状多晶硅无须处理，投资小成本低。国内目前的改良西门子工艺路线大多不是密闭循环，副产的SiCl4大量囤积、不仅增加了环境污染的可能性、还增加了产品成本。硅烷流化床法以Si、H2、SiCl4为原料，反应过程中产生的H2和SiCl4均循环使用，真正意义上实现了闭路循环，杜绝了SiCl4污染。同时能耗大大降低，改变公众对多晶硅行业“高能耗、高污染”的不良看法，回归太阳能光伏产业所倡导的绿色、环保的本质。硅烷流化床法生产的颗粒多晶硅具有投资少、成本低的特点，同时颗粒状的多晶硅对下游太阳能光伏电池应用也具有减少生产环节（可直接注锭或直接拉膜）的优点，该技术的利用可大大降低太阳能光伏电池及光伏发电的成本，进而扩大太阳能发电占能源消耗的比例，减少温室气体排放。符合大力发展清洁可再生能源的趋势。4.3主要用能工序节能评估1、冷氢化处理工序本工程主要配套3万吨TCS冷氢化装置，淘汰旧热氢化装置，该装置主要特点表现在：（1）反应温度低（500-550℃）、电耗低（0.8-1.2kWh/kg-TCS），旧工艺反应温度达1250℃，电耗达3.5-（2）STC转化率高（一般25%左右、最高可达30%）,旧工艺一般只能达到15-20%。（3）Si、Cl消耗低，三废处理量小，环保压力低（Si：1.17-1.18，Cl：0.45-0.5）。（4）硅粉连续加入，流化床反应，可以连续大规模生产（单条线可以做到5万吨以上TCS产能）。（5）投资省（3000吨多晶硅配套冷氢化800016000万元）2、精馏处理工序该项目主要从以下三点对精馏处理工序实施节能降耗（1）选择最适宜回流比和最佳进料状态回流比直接影响再沸器和冷凝器的热负荷，决定精馏分离的净功耗，因此大体上确定了操作费用，同时还与塔设备的投资密切相关。在最小回流比Rmin附近，随R的增长，操作线与平衡线间的距离增大，达到规定分离要求所需的塔板数减少，使得设备费用下降。如果进一步增加回流比，在塔板数减少的同时，塔中蒸汽流率和换热器热负荷的增大，造成塔径、再沸器和冷凝器传热面积增大，使设备费用增加。因此，应当根据总费用最小原则来选取适宜回流比。进料状态（用加料状态参数q表示）的不同，将造成塔中精馏段和提馏段气液相流率的变化，从而影响R，以及达到规定分离要求所需的理论板数和再沸器和冷凝器的热负荷。加料浓度的不同，即D/F的不同，料液预热的效果也不同。高温精馏，当D/F较大又有适宜于加热料液的低温热源时，应尽量采用较低的q值，即以汽相或汽液混合物进料；当D/F较小时，应尽量采用较高的q值，即以液相进料，因为省去料液预热后，塔釜加热量增加甚少。低温精馏时，无论D/F多大，均宜采用较高的q值而以液相进料，因为此时塔顶的冷凝热负荷越小越经济。对于中等温度范围的精馏操作，即塔釜温度高于大气温度，而塔顶温度低于大气温度，应根据具体情况，确定最佳的进料状态。（2）中间换热节能项目通过增加中间换热器的方式来节省或回收热量（冷量）。中间换热的方法有两种：中间冷凝器和中间再沸器。对塔底再沸器来说（以塔底再沸器为基准），中间冷凝器是回收热量，中间再沸器是节省热量；而对于塔顶冷凝器来说（以塔顶冷凝器为基准），中间冷凝器是节省冷量，中间再沸器是回收冷量。中间冷凝器和中间再沸器的负荷如果比较大，塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷会降低，这样会导致精馏段回流比和提馏段蒸汽比（气相回流比）减少，回流比的减少，应当相应增加塔板数，才能保证产品的分离纯度，从而使设备投资费用增加。如果精馏塔在塔下方温度分布存在显著的变化，则可设中间再沸器使用低品位热源，以减少主再沸器高品位热量消耗，但中间再沸器下方塔板分离能力被消弱；当塔上部的温度分布若存在显著的变化时，则可设中间冷凝器，采用较低品位的冷剂，减少主冷凝器高品位冷剂的用量，以减少能耗，但其上方的塔板的分离能力有所下降。将中间换热方式归类于过程技术节能，是因为原来的精馏塔没有变化，只不过增设的中间换热改变了操作线斜率，利用了低品位能源。在分离任务一定的情况下，常规精馏塔塔釜再沸器与中间再沸器供热量之和。设置中间再沸器前后，所需要的热负荷不变。只是在设置中间再沸器后，部分热量可以采用低于塔底再沸器的廉价的废热蒸汽提供，塔的热能有效降级，这使得热效率提高。对于给定的精馏塔，通过合理设置和使用中间再沸器，可以提供最大的热效率，达到最大的节能效果。（3）多效精馏为将低能耗，加热剂最高温度略高于塔底温度，冷却温度略低于塔顶温度。而实际情况是，最方便廉价的冷却剂是水或空气，最常用的加热剂是水蒸气。但是，这些热剂或冷剂很难符合上述要求，所已精馏塔经常无为地多消耗了不少有效能。为此项目可以采用多效精馏，只要精馏塔塔底和塔顶温度之差比实际可用的加热剂和冷却剂见的温差小很多，就可以考虑多效精馏，多效精馏通常可以大幅度降低能耗。多效精馏是通过扩展工艺流程来节减精馏操作能耗的，它是以多塔代替单塔，各塔的能位级别不同，能位较高的塔排出的能量用于能位较低的塔。各塔操作压力不同，塔的操作压力由第1效到第N效逐渐降低，前一效的塔顶蒸汽冷凝温度略高于后一效的塔釜液沸点温度。第一效的塔釜由水蒸气加热，其塔顶蒸汽作为热源加热第2效的塔釜，同时被冷凝得到产品。依次逐效进行，直到最后一效塔顶蒸汽被冷却介质冷凝。这样在整个流程中只有第一效加入新鲜蒸汽，在最后一效加入冷却介质，中间各塔则不再需要外加蒸汽和冷却介质，因此多效精馏充分利用了冷热介质之间过剩的温差。尽管总能量降级和单塔一样，但它不是一次性降级的，而是逐塔降低的，这样，每个塔的塔顶、塔底温差减小了，降低了有效能损失，从而达到节能目的。4.4项目主要耗能设备选型评估4.4.1自控设备选择本项目包括500吨硅烷及配套3万吨TCS冷氢化装置的全部自控系统及仪表装置。1、工艺装置对自动控制的要求由于硅烷属于易燃及有毒气体，与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色的无定型二氧化硅烟雾，对健康会造成极大危害，氢化反应是一个放热过程，尤其在较高温度下进行氢化，反应更为剧烈，速度快，放热量较大，氢化反应尾气可能形成爆炸性混合物，而且生产过程连续性强，控制指标和防火、防爆要求非常严格，因此本装置采用集散型控制系统(DCS)对整个生产过程进行监视、操作、报警、联锁和控制，同时对关键的电气设备进行远距离控制。为保证装置的安全生产，在危险区域内设置可燃气体报警传感器，此信号送至DCS系统进行监视和报警，其中硅烷及氢化工段由于程控阀多、动作频繁，且装置操作对自动化水平要求较高，采用S7-300冗余控制系统，装置操作全部由控制系统完成。重要参数在计算机屏幕上设有指示及历史趋势和实时趋势记录，可实现各种报表的打印。装置关键参数均在计算机上实现声光自动报警。2、仪表的选型现场仪表的大多采用防火、防爆。在满足工艺控制和测量要求的前提下，本着节约投资的原则，尽可能在国内采购，国内无生产厂家或产品质量不能满足要求的仪表及关键部位的仪表检测元件，考虑进口。压缩机的成套仪表，由供货商随机供应。现场变送器选用智能电动型产品，传输信号为4～20mADC标准信号(热电阻信号除外)。调节阀的气动信号为0.02～0.1MPa。（1）压力仪表压力、差压变送器：采用智能式变送器，输出信号为4～20mADC，数字通讯加载在4～20mADC信号上。就地压力测量一般选用普通压力表或不锈钢压力表。（2）温度仪表就地温度测量采用抽芯式防护型双金属温度计，万向型。远传温度测量采用铂电阻（Pt100）。（3）流量仪表流量测量元件的选用一般根据下列原则：蒸汽及气体：孔板液体：电远传金属管转子流量计或涡街流量变送器就地：金属管转子流量计原料及产品：采用质量流量计准确计量（4）液位仪表容器液位测量采用远传外浮筒液位变送器，贮罐液位测量采用雷达液位计。就地液位计一般采用玻璃板液面计。（5）调节阀、切断阀调节阀采用气动方式。根据介质的特性和工况条件，一般选用单座或双座气动调节阀，调节阀采用电气阀门定位器。切断阀须配限位开关，限位开关须是隔爆型的。关键部位的调节阀应配置阀位变送器。电磁阀选用二位三通隔爆型电磁阀，在正常情况下，电磁阀带电。另外，三氯化磷主装置电磁阀动作频繁，故障后直接影响程控阀动作，要求高质量电磁阀。（6）分析仪表分析仪表采用智能式，根据具体工况确定，有特殊要求或需特殊处理的介质，采用相应的预处理措施，预处理系统由分析仪表供应商配套提供。4.4.2表4-1制造标准1GB50236《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》2HGJ209《中低压化工设备施工及验收规范》3GB150-1998《钢制压力容器》4GB151-89《钢制管壳式换热器》5JB4710-92《钢制塔式容器》6SYJ4012-87《立式圆桶形钢制焊接拱顶储罐施工及验收规范》7JB2536-80《压力容器油漆、包装和运输》8JB4730-94《压力容器无损检测》9HG/T20569-94《机械搅拌设备》10HG21563~21572-92《搅拌传动装置系统组合、选用及技术要求》11HG20580~20584-1998《钢制化工容器设计基础、材料选用、强度计算、结构设计、制造技术要求等规定》4.4.3主要耗能设备一览表表4-2主要耗能设备设备名称数量备注1冷氢化反应器22Quencher23塔134硅粉烘粉炉25气液分离器46储罐407Quench冷凝器88STC预热器29STC罐冷却器210气提塔再沸器111气提塔冷凝器112TCS塔再沸器313TCS塔冷凝器314TCS汽化器115TCS过热器116TCS冷凝器117STC蒸发器218氢气加热器319STC过热器320氮气加热器221泵2022氢气回收压缩机523补充氢气压缩机424硅粉输送系统125锅炉2以上冷氢化反应器、锅炉、加热器、循环泵、风机、加料泵、输料泵、精馏塔、空压机、冷冻机组等重点耗能设备都是严格执行化工企业制造标准执行采购，电机和风机都加装变频器，反应器都加装自动控制装置。4.5供电系统1、电源情况本工程为扩建项目，项目坐落于江西景德半导体新材料有限公司内，电源从公司高压变配电所引来，电源进线采用YJV22-10KV型电力电缆从10KV高压线杆引下并埋地引入厂区敷设至高压开关室。从低压配电屏放射式对各用电设备及车间供电。电力变压器保护将装设电流速断保护，过电流，过负荷及瓦斯保护。2、电源可靠性分析本项目的冷氢化用电设备为二级负荷，其余用电负荷为三级负荷，,少量应急照明采用一级负荷，厂内原有变配电所的输配电设施完善，能为硅烷装置提供可靠的电源，本项目全部采用双电源双回路式供电,满足本装置用电可靠性。3、供配电方案及其原则确定(1)供电方案公司设有降压配电所以供全厂使用。且都是由城市配电网直接供电。公司供电方式主要是采用集中供电方式,由城市政电网的110kV变电站，经10kV专线引至总降压配电所供电，经11台配电变压器降压将10kV降为380V后再由配电柜输送到各个用能单位使用。(2)配电方案各动力设备电动机均采用空气断路器﹑交流接触器和电动机保护器等相应的组合，满足保护和操作方面的要求。上述电器集中安装在配电室配电柜内.易燃危险环境场所应采用防爆电器,控制按钮采用LA5821-2型防爆控制按钮。不大于30KW的电动机采用直接起动方式，大于30KW的电动机采用软起动或星三角起动方式，用电设备的控制均包括有工艺或自控的联锁。动力线路和控制线路均采用ZR-YJV22型或ZR-KVV22型电缆，电缆桥架敷设。及穿墙处穿镀锌钢管保护，管线与用电设备连接处及穿越防爆区与非防爆区分界处的电气管线必须做好隔离密封。动力线路和控制线路导线截面均按电压﹑电流﹑允许电压损失﹑敷设环境及使用条件选择。各生产装置场所按照度标准装设必要的工作照明灯具。灯具按环境条件，建筑物结构，工艺，生产装置条件选型。照明光源优先选用三基色荧光灯或金卤灯或高压钠灯等节能灯具,灯具选用带由不燃材料制作的保护罩。灯具采用节能型并应配用电子镇流器或节能型电感镇流器,并加电容补偿COSφ不低于0.9,灯具效率不应低于75%。4.6供热系统该企业现使用蒸汽全部由厂内2台20T/h燃气锅炉供给，额定蒸汽压力：1.25Mpa，额定蒸汽温度：195℃，额定给水温度：105℃，设计热效率90.6%，受热面积：513.4m2，蒸汽管网供汽能力远远能满足扩建项目装置用汽需求，而且充分利用公用设施，节约生产成本。4.7辅助生产系统能源利用状况分析评估4.7.1供电照明系统对办公室、职工餐厅、宿舍、厂区照明等单位做了具体安排和明确分工，责任到人。制定了谁管理谁负责的问责制，采取布置、检查、奖罚措施，极大抑制随处浪费的现象发生。在各车间设置低压配电间，从各自配电间向有关用电设备（或现场控制箱）放射式供电，现场设置机旁控制按钮，减少电耗浪费。4.7.2自动控制系统电子节能技术是电力电子技术和微电子技术，是减少电能消耗和自身耗电的有效途径，电子调压、调速技术可以使机电设备与负载达到最佳匹配状态，实现经济运行，达到节电效果。项目生产装置中采用DCS和PLC控制系统，主要监控硅烷生产系统、冷氢化处理系统、尾气回收系统、精馏系统等其它装置区，根据工艺生产过程需要在控制上采用集中控制与岗位操作相结合，部分仪表就地显示或集中显示，自动化的控制能够保证工艺生产的情况下，经济合理的使用各种能源介质。4.7.3变压器系统合理分配变压器容量、台数和负荷，做到变压器经济运行。在全厂区内设置10KV变、配电中心，一套10KV配电系统，二路10KV进线电源。10KV配电高压开关柜放射式对1#～2#变压器供电。10KV高压配电柜选用GZS1-10型高压开关柜，高压配电开关为真空断路器。低压配电系统采用单母线运行方式，提高系统运行可靠性。配电装置选用抽屉式低压开关柜。各车间配电间配电装置选用GGD型固定式低压开关柜。4.7.4电机系统本工厂生产车间内主要设备为电动机，负荷平稳且经常使用，因此在变、配电所分别采用低压配电中心集中补偿方式。全厂补偿后功率因数达0.90以上。在生产车间内不大于37KW的电机均采用全压直接起动，大于37KW的电机均采用软起动方式。主要电动机控制方式为机旁手动控制方式，对工艺生产有特殊要求的电动机采用变频控制。4.7.5暖通动力系统合理控制室内参数，减少空调冷负荷。在空调设计时合理选择室内设计温度和湿度，避免夏季盲目低温和冬季使用过高温度。4.7.6循环水系统采用节能型冷却塔，补给水可节省50%左右。4.8附属生产系统能源利用状况分析在项目的建设过程中，建材的选用、施工过程都要认真的考虑建筑节能。在车间、仓库等建筑物的设计和建设中多采用国家推荐使用的节能环保材料，达到国家规定的设计标准，在总图布置上尽量使原材料厂房与相关车间临近，充分利用现有的公共设施，按产品加工工作流程合理布局各车间和工序，从而使输送能耗降到最低。在车间内部布置上，要提高生产效率，减少能源消耗为目的。尽量使设备布置和生产流程一致，减少安装施工过程中不必要的消耗和浪费。门窗尽量采用塑钢复合材料，墙窗比例要合理得当，保证合理的采光通风，利于节能。4.9其它设施能源利用状况分析（1）从跑、冒、滴、漏入手，加强定期检查，用完电、水、风就随手关掉，加强计量管理，优化生产，已达到节能降耗。（2）及时调整企业用电设备工作状态，合理分配和平衡负荷，控制用电高峰，调整大容量设备的工作时间，提高企业负荷率，使企业用电均衡化，企业负荷率达到国家标准。（3）在总体布置上，储存、工艺流程等设计力求物料、能源流向合理、便捷，尽量减少供能半径，减少管网途中损耗。（4）企业应在提高自然功率因数的基础上，合理装置无功补偿设备，企业功率因数因达到0.9以上。可以采取就地补偿和集中补偿相结合的方法，集中补偿中补偿容量较大的地方，可以采用电容器自动跟踪投切屏与手动补偿相结合的方法。对利用镇流器的照明设备，可以采用单灯电容补偿的方法。5项目能源消耗水平评估5.1项目能源消耗种类、来源项目年共消耗各种能源按当量值折标准煤19963吨。其中天然气1275万立方，折标准煤15482.3吨；电力2976万千瓦时，折标准煤3658吨；软水170万吨，折标准煤823吨。《企业能源消费结构表》见表5-1，饼形图见图5-1。表5-1企业能源消费结构表能源种类实物量单位等价值当量值tce%tce%天然气1275万m315482781548257.9电力2976万Kwh365818.31041638.9软水170万吨8234.18233合计19963100%26721100%图5-1能源消耗饼形图通过以上能源消耗结构分析，可知项目主要能源消耗品种为电力、水、天然气，其中：电力：主要供硅烷项目主装置生产、冷氢化处理主装置、精馏主装置、尾气回收、辅助附属设备设施、循环水动力源、空压站和照明用电等，供应方式主要是采用集中供电方式,由城市政电网的110kV变电站，经10kV专线引至总降压配电所供电，经11台配电变压器降压将10kV降为380V后再由配电柜输送到各个用能单位使用。江西景德半导体新材料有限公司共从城市电网引出4根10kV专线。天然气：由于生产工艺要求，生产过程需要大量的蒸汽。而这些生产用汽全部由动力分厂的锅炉房通过燃烧天然气锅炉转换而来，并供各项目主装置及车间使用。803803精馏804还原803精馏223A冷冻热水站空调S2S10208锅炉S4806尾气回收809TCS合成副热产蒸汽图5-2天然气加工转换供热分布图水：主要供项目生产和厂内生活，公司取水全部来自市政的自来水管网，目前日生产用水约为4500吨/天左右。市政自来水管网市政自来水管网生产水池消防水池精馏分厂生活水池循环冷却水池还原分厂整理分厂尾气回收分厂合成分厂三废分厂动力分厂职工食堂宿舍生产水加压消防水加压生活水加压循环冷却水加压图5-3公司供水网络图5.2能源加工转换评估项目主要包括硅烷主装置生产系统、硅烷附属生产系统、配套3万吨/TCS冷氢化处理系统、精馏系统及尾气回收系统、主控楼、辅机室、循环水泵站等主要耗能系统。项目主要耗能为天然气和电，其中天然气通过加工转换成蒸汽，蒸汽主要用于精馏、尾气回收、冷冻机组、汽化器等。电主要供硅烷项目主装置生产、冷氢化处理主装置、精馏主装置、尾气回收、辅助附属设备设施、循环水动力源、空压站和照明用电等。具体改造前后能源消耗情况如表5-1:表5-2年产500吨硅烷项目及配套改造装置前后能源消耗情况表改造前（采用热氢化处理工艺）序号能源种类实物量(年)综合能耗（当量值）综合能耗（等价值）1电5469.2万kWh16767.74tce19142tce2水168万t6721tce6721tce3天然气1380万m3819.25tce819.25tce项目改造前综合能耗合计(tce)24308tce26682tce热氢化工艺处理3万吨/TCS电耗（kWh/kg）1.9改造后（采用冷氢化处理工艺）1电2976万kWh3658tce10416tce2水170万t823tce823tce3天然气1275万m315482tce15482tce改造后综合能耗合计(tce)19963tce26721tce冷氢化工艺处理3万吨/TCS电耗（kWh/kg）0.96年产500吨硅烷法及配套装置生产多晶硅项目建成后，装置综合能耗折标煤19963吨(当量值)/26721吨(等价值)，冷氢化工艺处理3万吨/TCS电耗为0.96kWh/kg，相比改造前1.9kWh/kg，同比下降49.5%，经过设备更新和工艺改造，共节约标准煤4345吨标准煤。国内硅烷法配套冷氢化处理工艺生产多晶硅行业中单位产品综合电耗平均为1.2kWh/kg,该项目实施后能达到0.96t/t，在同行业中能耗指标达到先进水平。6节能对策措施和效果分析6.1节能措施1、采用节能型工艺流程和技术（1）多晶硅生产存在许多化学反应，产生大量SiCl4,SiH2Cl2,SiHCl3等氯硅烷副产物。;部分氯硅烷及HCI进人尾气，增加尾气处理成本和污染物排放量。因此，有效利用氯硅烷副产物是减少资源浪费、降低生产成本、实现节能减排的关键。本项目通过歧化反应生产硅烷气，转化效率高，整个过程真正形成闭路循环，一方投入硅与氢，另一方获得硅烷，因此排出物少，对保护环境有利，同时材料的利用率高，节约成本。（2）工艺上采用国际上最先进的四氯化硅冷氢化技术，四氯化硅可实现全部工厂内部消化，且95%以上可以转化为三氯氢硅，利用率高，降低了多晶硅生产的单位电耗。（3）本项目采用国内较先进的冷氢化处理技术，与冷氢化配套新建一条3万吨精馏装置，精馏技术加压操作、阻力小、汽液传质充分、产能高。塔顶冷凝器使用循环水即可换热，节约了深冷能耗。塔釜再沸器使用还原工序提供的装置废热，节约蒸汽耗能约60%。（4）多晶硅还原是放热反应，为了充分利用热能，设热能转换站，用导热油将还原炉产生的热导出。导热油进人蒸汽发生器，将热能转换为蒸汽用于空调、采暖。热能转换站的热能转化效率为94.2%。（5）收料回流自动调节技术，确保正常连续生产，而且产品质量稳定。（6）反应器温度、压力平衡控制技术，通过T/P对应值的变化，调节物料比例，可装自动监控仪表设备，确保反应系统内的物料平衡状态，并做出随时调整，是安全稳定生产的关键。2、提高能量转换设备效率在电气传动方面，采用节能的交流变频技术控制电动机，使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。3、提高自控水平硅烷及冷氢化处理主生产装置中采用DCS和PLC控制系统，主要监控硅烷生产系统、冷氢化处理系统、精馏系统、尾气回收系统、空压系统、循环水泵站等主要耗能系统，根据工艺生产过程需要在控制上采用集中控制与岗位操作相结合，部分仪表就地显示或集中显示，自动化的控制能够保证工艺生产的情况下，经济合理的使用各种能源介质,减少能源浪费。4、供水系统节能供水系统除新鲜水外，还设置了循环水系统，复用水系统，做到水的多次利用，减少了新鲜水用量和外排水量，采用高效、节能型水泵。6.2能源管理及能源计量配备本项目建成后，节能管理按照国家和省相关节能的法律、法规、规章的要求，建立相应的节能管理组织机构，设立能源管理岗位，聘用具有资质的能源管理人员，监督本项目的能源利用状况；建立规范的能源统计报告制度，分析本项目的能源利用情况；制定《企业能耗考核标准》，对产品的耗电消耗指标进行考核，实行超罚节奖。能源计量管理根据质量认证体系标准和《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB17167-2006）进行管理，公司能源计量器具、生产工艺控制、生产安全、产品质量等有关计量器具均进行正常周检，并开展正常巡检维护，发现异常情况及时进行维修，更换，因此始终保持在用的能源计量器具完好率100%。6.3节能效果分析项目通过歧化反应生产硅烷气，同时配套3万吨/TCS冷氢化处理工艺和3万吨精馏装置，利用硅烷法生产多晶硅能耗比三氯氢硅法生产降低三分之一，真正实现还原尾气回收及四氯化硅回收利用，单位产品综合能耗平均下降17.8%。节电效果项目实施冷氢化工艺处理3万吨/TCS电耗为0.96kWh/kg，相比改造前热氢化工艺1.9kWh/kg，同比下降49.5%，节约电耗2493万千瓦时，共节约标准煤3068吨。（2）节气效果项目通过配套3万吨TCS精馏装置，通过对精馏装置采取最适宜回流比和最佳进料状态、中间换热节能、多效精馏节能技术改造，减少蒸汽消耗，年平均节约天然气105万m3，年节约标准煤1275吨。7评估结论（1）本项目选择歧化反应生产硅烷气，转化效率高，整个过程真正形成闭路循环，一方投入硅与氢，另一方获得硅烷，因此排出物少，对保护环境有利。同时计划采用硅烷法生产多晶硅替代三氯氢硅法，提高产品质量，降低生产能耗，节约成本，符合多晶硅产业发展趋势，也符合国家节能减排政策。（2）工艺上采用国际上最先进的四氯化硅冷氢化技术，四氯化硅可实现全部工厂内部消化，且95%以上可以转化为三氯氢硅，利用率高，降低了多晶硅生产的单位电耗。（3）工艺上实施精馏装置节能改造，通过选择最适宜回流比和最佳进料状态、中间换热节能改造、采取多效精馏等节能技术，节约蒸汽耗能约30%。（4）项目实施后综合能源消耗量为19963吨(当量值)/26721吨(等价值)吨标准煤，每年可以节约标准煤4345吨，单位产品能耗相比改造前下降17.8%，能耗指标属于国内先进水平。（5）选用的冷氢化反应器、锅炉、加热器、循环泵、风机、加料泵、输料泵、精馏塔、空压机、冷冻机组等重点耗能设备属先进节能设备，均不属于国家、省明令淘汰的产品。（6）本项目使用的电、水、天然气能源符合国家能源政策，项目建设所在地能源资源使用安全、稳定保证供应，本项目的能源用量不会影响所在地的能源供应和能源结构，相反，能更好的促进当地经济的发展。（7）企业建有完善的能源管理、能源计量管理与能耗考核制度。（8）该项目符合《中国节能技术政策大纲》、合理用能标准和节能设计规范要求，节能效果明显，有利于推进节约型社会的建设。因此，该项目通过本次节能评估。8合理化建议（1）生产线的规划布置必须按照节能标准执行，保证生产连续性，另外硅烷装置及配套冷氢化和精馏装置改造尽量利用改造前公用设施，能有效控制硅烷及多晶硅产品制造成本。（2）在后续初步设计与施工图设计中应严格遵守该项目申请建议书的原则与要求，在项目建设过程中要严格按施工监督与管理，确保项目各项经济指标得到可靠落实。（3）项目建成后，应将项目能耗指标和规范执行情况作为竣工验收的重要内容纳入验收程序，凡达不到节能标准的，不予通过工程竣工验收，不得投入使用。（4）建筑设计合理采用新技术，新材料，新结构，达到合理节能的效果。（5）提高依法用能意识，同时将清洁生产的理念贯彻到项目建设的全过程，确保从源头将各项节能降耗措施落到实处。（6）加强能耗计量与考核，配备专职能管员，建立能源设备台帐。贯彻执行国家和地方关于重点用能企业管理的法律、法规和政策。（7）针对排污严重的企业，企业必须加强污染物排放控制，保证所处理后排放污染物达到国家排放标准。（8）必须加强能源使用过程中的管理，进行必要能源消耗状况的分析，关键是电耗的管理，进一步挖掘企业节能的潜力。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究