还原车间QC成果..docVIP

QC小组材料 降低还原单耗 单 位：焦作煤业（集团）合晶科技有限责任公司 小组名称：还原车间QC小组 2011年4月19日 降低还原单耗 一.小组简述 加压还原能够有效的降低多晶硅电量的单耗，是响应国家保护环境号召的新兴节能减排项目。由于原设计工艺流程造成还原电耗较高，硅棒生长周期过长，增加了生产成本。还原车间QC小组本着“攻克难题，提高效益”的宗旨，以解决生产难题为目的进行活动，为企业发展做出贡献。 活动小组课题及成员情况如下： 小组名称 还原车间QC小组 成立时间 2010年10月 课题类型 现场型 本次活动时间 2010年10月1日~2011年2月28日 注册时间 注册号 活动次数 5 近一两年来完成的课题名称 优化还原工艺，提高硅棒产量 活动周期 1次/月 姓 名 性别 文化程度 组内分工 职 务 冯军强 男 专科 组长 主任 李利潮 男 硕士 组员 副主任 史小卫 男 大专 组员 副主任 王方 男 本科 组员 副主任 武晓 男 硕士 组员 技术员 庞小才 男 组员 技术员 孙媛越 男 组员 机修组长 二.系统简介 目前国际上多晶硅生产工艺主要有改良西门子法和硅烷法，其中70％以上采用改良西门子法。改良西门子法能兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，有技术成熟、适合产业化生产等特点，目前是国内外成熟、稳定、安全、可靠、产品质量稳定的多晶硅生产工艺，是目前多晶硅生产普遍采用的首选工艺。公司目前采用该工艺，高纯氢气和精馏提纯的高纯三氯氢硅按适宜的摩尔配比进入还原炉，在硅芯发热体表面上沉积，生长多晶硅，得到产品。 还原炉尾气经干法回收得到三氯氢硅和四氯化硅混合液、氯化氢气体以及氢气。分离的氯化氢经降膜吸收器吸收成为副产品盐酸。降膜吸收后的尾气经喷淋水洗塔水洗后达标排空。氢气返回还原炉生产多晶硅。 还原工艺流程图 三.选题理由 1、多晶硅生产企业生产每公斤多晶硅的综合耗电量在120千瓦时-150千瓦时之间，而我公司多晶硅生产企业的平均水平超过 200千瓦时，而电耗恰恰是多晶硅生产成本中最主要的部分。 2、多晶硅的价格售价持续下降，从高峰时的每公斤400美元掉到目前约70美元的水平。 3、市场竞争激烈，国内在建或拟建的多晶硅项目剧增。 为此，QC小组决定以加压还原，降低多晶硅单耗为活动课题。 四．现状调查 调查1 —— 现状调查总结：通过统计分析如下表所示，可知3-9月份还原炉平均每月产量29.31t，平均还原炉电耗171度/Kg。通过加压还原工艺改造，可以大幅提高还原炉产量，降低还原炉电耗，因此我小组的工作要从这方面下手开展原因分析。 3月~9月还原炉生产情况 月份 项目 3月份 4月份 5月份 6月份 7月份 8月份 9月份 产量（Kg） 31400 36525.14 32343.49 25559.05 18807.34 29935.41 30607.22 电耗(kwh/kg) 156 150.4 161 140.7 251 191.4 182.73 通过对2010年3至9月份电耗及单台炉的产量数据进行分别统计，发现各月电耗均在140KWH/Kg，每月多晶硅产量在32t左右，最高的产量也就达到36t左右，对于同行业还处于较高的能耗上，还有较大的降耗空间。如图所示： 调查2 —— 从2010年3月份至9月份生产情况来看每吨多晶硅需三氯氢硅大概是在22t，电耗17万度。三氯氢硅的消耗量上基本上没有太多的节省空间，其次就是电耗了，电耗在生产成本中占据较大比重也是有较大的压缩空间。 五．目标值确认 1、通过动态调整还原炉进炉的三氯氢硅气量，并根据硅棒的表面反应最佳温度1050-1080℃来及时调整硅棒升温电流的幅度，确保硅棒表面的单质硅能够实现沉积速率最大化，单位时间内及单位用电量的前提下，能够实现产量与投入的合理性。 关键技术是：突破常规进料量，加大进料量；通过技术改造，由常压还原改为加压还原，将生长周期缩短为10天；改变硅棒的生长周期；延长硅芯高度，努力实现单炉产量的提高。改变停炉操作方法，缩短停炉时间，降低电耗。 2、加大进料量的比例。将进入还原炉的三氯氢硅量提高到2000 m3/h以上。硅棒表面单位时间内接触到的三氯氢硅总量增大了，单位时间内的沉积速率也会有所增加。 3、通过技术改造，在尾气总管上加装气动阀、在供料方式上增加加压供料输送泵等具体工艺管道改造。由常压还原改为加压还原，以改变硅棒的生长周期。目前硅棒生长周期为12.5天，由于沉积速率与进料量的供需矛盾不但不能充分体现产量效果，反而造成还原炉直接电耗的增加。将生长周期缩短为10天，可以缓和沉积速率与进料量之间的供需矛盾，同时由于生长周