多晶硅生產(chǎn)中節(jié)能降耗探討論文

　　摘要：研究了不同供料與功率比值對(duì)多晶硅還原電耗和一次轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：多晶硅；還原；供料與功率比值

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，多晶硅產(chǎn)業(yè)以驚人的速度迅猛發(fā)展和壯大。面對(duì)當(dāng)前世界性傳統(tǒng)能源日益枯竭和氣候變暖的嚴(yán)峻形勢(shì)，太陽(yáng)能作為可再生潔凈能源受到了各國(guó)的高度重視，許多國(guó)家都已將太陽(yáng)能發(fā)電的原材料高純多晶硅列為戰(zhàn)略性材料。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的雙重壓力下，多晶硅價(jià)格一路降低，加上國(guó)內(nèi)多晶硅生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于國(guó)際先進(jìn)水平，使得國(guó)內(nèi)各多晶硅企業(yè)面臨極大的生存壓力，因此如何降低生產(chǎn)成本已成為各企業(yè)的首要任務(wù)。本文主要圍繞改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的還原工序，對(duì)還原爐供料和硅棒功率等參數(shù)進(jìn)行研究，為還原爐運(yùn)行優(yōu)化提供參考依據(jù)。

　　1多晶硅還原工序簡(jiǎn)介

　　多晶硅還原工序是生產(chǎn)多晶硅成品的環(huán)節(jié)，其核心設(shè)備是氣相沉積反應(yīng)器，也就是通常所說(shuō)的還原爐，它的控制水平直接關(guān)系到多晶硅的產(chǎn)量、成本和質(zhì)量。還原工序生產(chǎn)過(guò)程如下：一定摩爾比的氫氣和三氯氫硅混合氣在一定壓力下通入到還原爐內(nèi)，在直徑8~15mm、長(zhǎng)2.2~2.8m的導(dǎo)電硅芯上進(jìn)行氣相沉積反應(yīng)生成多晶硅，硅棒表面溫度控制在1050~1100℃，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后長(zhǎng)成規(guī)定直徑的硅棒，反應(yīng)同時(shí)生成四氯化硅、二氯二氫硅及氯化氫等副產(chǎn)物。

　　2研究方法

　　本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在其他因素不變的情況下，將混合氣流量與硅棒功率的比值作為研究對(duì)象，選取不同供料與功率比值的爐次進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。

　　3結(jié)果及討論

　　3.1不同比值對(duì)電耗的影響

　　通過(guò)將還原爐供料與硅棒功率進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得出了兩者不同比值時(shí)的還原電耗情況，如圖1所示。從上述趨勢(shì)線可以看出，在還原爐供料與功率比值從0.5提至0.9的過(guò)程中，還原電耗變化呈拋物線趨勢(shì)，即先快速下降，達(dá)到最低點(diǎn)后又逐步上升，這說(shuō)明不同的進(jìn)料比值對(duì)還原電耗的影響較大，當(dāng)比值較小時(shí)，還原爐的進(jìn)料量小，硅棒生長(zhǎng)速度較慢導(dǎo)致電耗偏高；而比值較大時(shí)，還原爐的進(jìn)料量增大，硅棒生長(zhǎng)速度雖然加快，但同時(shí)混合氣所帶走熱量也相應(yīng)增加，同樣也使得還原爐的`電耗增加，因此，只有選擇合適的供料與功率比值才能保證還原爐的電耗處于最佳水平。

　　3.2不同比值對(duì)一次轉(zhuǎn)化率的影響

　　同樣按照上述方法得出了不同供料與功率比值時(shí)還原爐的一次轉(zhuǎn)化率情況。從上述曲線可以看出，在還原爐供料與功率比值從0.5提至0.9的過(guò)程中，一次轉(zhuǎn)化率一直呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)楸戎递^小時(shí)，還原爐內(nèi)供料較少，可供反應(yīng)的物料相對(duì)不多，通入到還原爐內(nèi)物料能夠有效的參與反應(yīng)，因此一次轉(zhuǎn)化率較高；而當(dāng)比值較大時(shí)，還原爐內(nèi)供料較多，通入到還原爐內(nèi)的物料有相當(dāng)一部分還未參與反應(yīng)就已被帶出去，因此一次轉(zhuǎn)化率較低。從上述數(shù)據(jù)分析可以看出，多晶硅還原電耗和一次轉(zhuǎn)化率這兩個(gè)指標(biāo)在實(shí)際生產(chǎn)中存在一定矛盾，因此不同的企業(yè)需根據(jù)自身特點(diǎn)選取合適的供料與功率比值，已保證生產(chǎn)能夠達(dá)到最佳的平衡點(diǎn)。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　在實(shí)際的多晶硅還原生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)自身還原爐的特點(diǎn)，研究并選取合適的供料與功率比值，對(duì)優(yōu)化還原爐生產(chǎn)，降低還原電耗，提高一次轉(zhuǎn)化率具有重要的指導(dǎo)意義。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]苗軍艦等.西門子法生產(chǎn)多晶硅的熱力學(xué)[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2007,(5):796.