国内改良西门子法多晶硅生产成本探讨
本文摘要:由于多晶硅生产中是电耗、TCS生产成本及耗量、设备折旧这三各方面是影响多晶硅成本的关键因素,因此本文主要从这三个方面进行分析,以...

  由于多晶硅生产中是电耗、TCS生产成本及耗量、设备折旧这三各方面是影响多晶硅成本的关键因素,因此本文主要从这三个方面进行分析,以探讨出影响国内多晶硅生产成本的真正原因。

  改良西门子法多晶硅生产工艺概述

  为了方便大家对于本文中所论述的技术工艺有更深入的了解,先对目前主要的、也是颇有争议的两种改良西门子法多晶硅生产工艺进行介绍。

  1、含有合称+热氢化工序的改良西门子法多晶硅生产工艺

  在此工艺中,由回收HCL或合成HCl和硅粉直接反应生成粗的SiHCl3。粗SiHCl3经过洗涤塔除去固体杂质后再进入干法尾气回收系统,除去H2和HCl,之后再进入精馏系统,分离出SiCl4,得到精制SiHCl3。精制SiHCl3进入CVD还原炉生成多晶硅,还原尾气进入干法回收系统,分离出H2和HCl,之后再进入精馏系统,分离出SiCl4,得到精制SiHCl3。合成、氢化和还原所产生的SiCl4经过提纯后得到精制SiCl4,再进入氢化炉内与H2进行反应,氢化尾气进入干法回收系统,分离出H2和HCl,之后再进入精馏系统,分离出SiCl4,得到精制SiHCl3。

  图1  含有合称+热氢化工序的改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图

  此工艺主要包括制氢、液氯汽化、HCL合成、SiHCl3合成、精馏提纯、还原、氢化、干法尾气回收、成品破碎包装、硅芯拉制、废气及残夜处理、公用工程等工序。

  2、含有冷氢化工序的改良西门子法多晶硅生产工艺:

  在此工艺中,硅粉经过干燥后和催化剂在硅粉中间槽内进行H2活化,然后后通过给料仓进入氢化反应器。一般硅粉进入氢化反应器主要有三个部位,反应器顶部、反应器中部和反应器底部,这三个部位进料各有优势,后续进行详细的分析。STC和H2分别经过加压、汽化后按照一定的摩尔比从流化床底部进入,如同TCS合成炉一样,这样可以使氢化反应器内的物料进行充分沸腾反应。反应尾气通过旋风分离器分离掉绝大部分的催化剂和未反应完全的硅粉,之后再进入洗涤塔通过氯硅烷喷淋洗涤进一步除去尾气中的固含物。比较洁净的尾气通过STC加热器与液体STC进行充分换热,然后再通过两级冷凝器对尾气进行深冷,尾气中的氯硅烷变为液体,这样就可以将尾气中H2和HCL与氯硅烷通过气液分离器进行分离。分离出来的气体H2和HCL根据企业工艺和设备情况回收至合成车间或是氢化反应器。液体氯硅烷一部分被泵入尾气洗涤塔来洗涤尾气,剩下的均进入汽提塔进一步除去固体杂质。除杂后的氯硅烷进入粗馏塔进行STC和TCS的分离,STC为液体从塔底排出,TCS成气体从塔顶排出进入下一级精馏塔分别进行除重、除轻处理。精馏后的TCS进入TCS储槽,之后被泵入多晶硅还原工序。[page]

  图2 含有冷氢化工序的改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图

  此工艺主要包括制氢、还原、冷氢化、干法尾气回收、精馏提纯、成品破碎包装、硅芯拉制、废气及残夜处理、公用工程等工序。

  电力对多晶硅生产成本的影响

  电力成本是整个改良西门子法多晶硅生产成本中最重要的部分,其控制的好坏直接影响多晶硅产品的市场竞争力。而影响多晶硅成本的主要因素就是电价和电耗。

  1、电价的影响:

  不同地区的电价是不尽相同的,因此这对于新建企业而言是具有选择权的,他们可以在建厂之前选择适合自己电价供应的地区。但对于已经建成的企业而言,电价是无法选择的,只有被动接受。当然对于这些企业,可以在扩大生产规模的时候考虑热电联产来降低企业的电力成本和热能成本,这一点可以参考国内的造纸行业的做法。瓦克最大的生产基地博格豪森工厂中间就有一条河流穿过,瓦克在其上面就建有一座水电站,向自己的工厂供电。

  2、电耗的影响:

  一般对于多晶硅生产而言衡量电耗指标的主要数据是综合电耗和还原电耗,其中综合电耗是反映整个多晶硅生产过程耗用电量的参数,还原电耗是反应多晶硅还原炉耗用电量的指标,综合电耗包含还原电耗。在多晶硅生产统计中,所有的电耗都是以企业变电站的电表为基础的,故还原用电量就是企业变电站中通向还原车间的线路的电表读数,氢化用电量就是企业变电站中通向氢化车间的线路的电表读数,而综合电量就是电力公司供给企业的实际用电量。

  然而,或许是为了对外数据的美观还是其他原因,现在一些多晶硅企业对外公布的还原电耗是纯粹还原炉运行所消耗的电耗,即还原的电表安装在还原车间,其读数不包含还原仪表、电气、变压器及其他电损等所消耗的电量。氢化电耗也采用此数据进行统计。更有甚者,有些企业的统计的综合电耗是剔除公用工程以外的主车间的实际电耗。笔者虽然没有仔细算过这些除还原炉直接耗电以外的其他设备的耗电量是多少,其占真正意义上的还原电耗的比例有多大,但是这明显是一种投机取巧的做法,并美其名曰为“计算口径不同”。

扫码关注“光伏产业观察网”微信公众号
《光伏产业观察》创办于2010年,由中国循环经济协会可再生能源专业委员会、中国可再生能源学会光伏专业委员会、中国光伏行业协会共同主办,深受光伏行业认可,是业内知名媒体。