年产500吨硅烷建设项目工程节能评估报告书

年产500吨硅烷建设项目工程节能评估报告书 节能评估报告 项目名称： 年产500吨硅烷项目节能评估报告 项目单位： 江西景德半导体新材料有限公司 目 录 1前 言 31 评估依据 31.1 节能评估报告编制目的 31.2 节能评估报告编制依据 31.2.1技术文件 31.2.2 有关法律、法规 41.2.3 有关指导性文件 41.2.4 国家行业标准、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规程 61.3 节能评估报告编制内容 82 项目概况 82.1 建设单位基本情况 82.1.1 项目名称及项目建设单位 82.1.2 企业概况 82.2 项目基本情况 82.2.1 项目由来 102.2.2 项目建设规模及内容 112.2.3 项目实施进度 112.3 项目工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 112.3.1 工艺流程简述 122.3.2 三氯化磷项目总平面布置 132.4 项目的主要技术经济指标 142.5 项目用能概况 142.5.1 项目主要用能设备和供、用能系统 142.5.2 项目主要能源消耗结构 162.5.3 能源消耗平衡表 173 能源供应情况分析评估 173.1 项目所在地能源供应条件及消费情况 183.2 项目能源消费对当地能源消费的影响 183.3 环境保护实施情况 214 项目建设方案节能评估 214.1 项目选址、总平面布置评估 214.1.1 项目选址节能评估 214.1.2 总平面布置评估 224.2 生产工艺、技术方案评估 234.3 主要用能工序节能评估 244.4 项目主要耗能设备选型评估 244.4.1 自控设备选择 264.4.2 主要设备制造标准 274.4.3主要耗能设备一览表 284.5供电系统 294.6 供热系统 304.7 辅助生产系统能源利用状况分析评估 304.7.1供电照明系统 304.7.2 自动控制系统 304.7.3 变压器系统 314.7.4 电机系统 314.7.5 暖通动力系统 314.7.6 循环水冷却系统 314.8 附属生产系统能源利用状况分析 324.9 其它设施能源利用状况分析 335 项目能源消耗水平评估 335.1 项目能源消耗种类、来源 335.2 能源加工转换评估 366节能对策措施和效果分析 366.1 节能措施 376.2 能源管理及能源计量配备 386.3节能效果分析 397 评估结论 408 合理化建议 419 附件 前 言 为贯彻落实《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》、国家发改委《关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》、《江西省人民政府关于加强节能工作的实施意见》（赣府发[2006]24号）、《景德镇市人民政府关于进一步加强节能工作的意见》（景府发〔2007〕17号）、《江西省工业固定资产投资项目节能评估和审查办法》（试行）赣工信节能字[2011]378号等文件精神和要求，重点能耗企业实施新建、改建和扩建的固定资产投资和技术改造项目必须按照要求进行节能评估和审查。对未进行节能审查或未通过节能审查的项目一律不得审批、核准，更不得开工建设。对擅自批准项目建设或不按照节能审查批复意见建设的，要追究直接责任人的责任。触犯法律的，要依法予以处罚，具体按照《江西省关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》执行。 硅烷，也称矽烷，化学式为SiH4的一种化合物。在室温下，硅烷是一种易燃的气体，在空气中，无需外加火源，硅烷就可以自燃。硅烷气是太阳能电池生产过程中不可或缺的材料，因为它是将硅分子附着于电池表面的最有效方式，通过硅烷分解成硅和氢得到提纯硅。本项目通过氯硅烷歧化反应法新建年产500吨硅烷气生产线，生产过程闭路，对节能环保有利，转化率高，是当今最先进的硅烷生产技术。同时配套一条3万吨冷氢化装置和精馏装置。 项目主要利用冷氢化反应合成三氯氢硅，再利用氯硅烷两步歧化反应来获得硅烷。同时利用冷氢化处理还原生产产生的STC和硅烷生产中产生的STC。项目主要耗能设备有冷氢化反应器、锅炉、加热器、循环泵、风机、加料泵、输料泵、精馏塔等；硅烷法生产工业电子级硅料是化工类高耗能产品，能耗的高低直接影响产品的经济效益。随着电力、天然气等能源价格的上涨，生产成本也在上升。同时，该产品生产工艺技术及装备的先进性是决定产品能耗高低的主要因素。 遵照省工信委《江西省工业固定资产投资项目节能评估和审查办法》（试行）赣工信节能字[2011]378号》文件相关规定，必须编制独立的节能评估报告书，因此年产500吨硅烷项目必须进行工业系统设备和工艺水平的节能评估。 1 评估依据 1.1 节能评估报告编制目的及意义 （1）评价项目是否符合国家、省、市有关节能法律、法规、规章和产业政策。 （2）评价项目主要工艺、技术、设备用能的合理性和先进性。 （3）评价项目用能量及用能品种的合理性，核算项目能源经济指标并评价其合理性和先进性。 （4）为节能监察、监督管理工作部门提供可靠的决策依据。 1.2 节能评估报告编制依据 1.2.1技术文件 《年产500吨硅烷项目可行性研究报告》 1.2.2 有关法律、法规 （1）《中华人民共和国节约能源法》 （2）《江西省实施〈节能法〉办法》 （3）《中华人民共和国可再生能源法》 （4）《中华人民共和国电力法》 （5）《江西省节约能源条例》 （6）《中华人民共和国循环经济促进法》 （7）《江西省人民政府关于加强节能工作的实施意见》（赣府发[2006]24号） （8）《景德镇市人民政府关于进一步加强节能工作的意见》（景府发〔2007〕17号） （9）《江西省工业固定资产投资项目节能评估和审查办法》（试行）赣工信节能字[2011]378号 1.2.3 有关指导性文件 （1）《中国节能技术政策性纲要》（国家发展改革委、科技部[2006]） （2）《节能中长期专项规划》 （3）《关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇（章）”编制和评估规定》 （4）《节约用电管理办法》 （5）《重点用能单位节能管理办法》（原国家经贸委令第7号） （6）《产品结构调整指导目录（2011年本）》（国家发改委第40号令） （7）《部分工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录(2010年本)》(工产业[2010]第122号) （8）《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》(第一批)工节[2009]第67号 （9）《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》(第二批)工节[2012]第14号 （10）《国家重点节能技术推广目录》(第一批)国发[2008] 36号 （11）《国家重点节能技术推广目录》(第二批)国发[2009] 24号 （12）《国家重点节能技术推广目录》(第三批)国发[2010] 33号 （13）《国家重点节能技术推广目录》(第四批)国发[2011]34号 （14）《工业和信息化部节能机电设备(产品)推荐目录》(第一批)工节［2009］第41号 （15）《工业和信息化部节能机电设备(产品)推荐目录》(第二批)工节[2010]第112号 （16）《工业和信息化部节能机电设备(产品)推荐目录》(第三批)工节[2011]第42号 （17）2011年国家节能中心《固定资产投资项目节能评估报告编制指南》 1.2.4 国家行业标准、规范规程 (1)工业类及行业标准 《工业企业总平面设计规范》GB50187-1993 《工业企业能源管理导则》GB/T15587-2008 《机械行业节能设计规范》JBJ14-2004 《机械工厂年时基数设计标准》JBT2-2000 《空气压缩站设计规范》GB50029-2003 《容积式空气压缩机能效限定值及节能评价值》GB19153-2003 《热处理节能技术导则》G/Z18718-2002 《评价企业合理用热技术导则》GB/T3486-93 《设备及管道绝热技术通则》GB4272-2008 《工业余热术语、分类、等级及余热资源量计算方法》GB/T1028-2000 (2)电气专业 《供配电系统设计规范》GB50052-2009 《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008 《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485-98 《低压配电设计规范》GB 50054-1995 《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93 《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-1994 《电力变压器经济运行》GB/T 13462-2008 《电力变压器选用导则》GB/T 17468-2008 《建筑照明设计标准》GB50034-2004 《金属卤化物灯能效限定值及能效等级》GB 20054-2006 《金属卤化物灯用镇流器能效限定值及能效等级》GB 20053-2006 《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》GB18613-2006 《三相异步电动机经济运行》GB12497-2006 《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB19762-2005 (3)暖通专业 《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》GB12021.3-2010 《散热器恒温控制阀》JG/T 195-2007 《通风机能效限定值及节能评价值》GB19761-2005 (4)给排水专业 《节水型企业评价导则》GB/T7119-2006 《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版) 《室外排水设计规范》GB 50014-2006(2011年版) 《室外给水设计规范》GB 50013-2006 《民用建筑节水设计标准》GB 50555-2010 《污水排入城镇下水道水质标准》CJ343-2010 《节水型生活器具》CJ164-2002 (5)燃气专业 《燃气燃烧器具安全技术条件》GBl6914-2003 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 《城镇燃气技术规范》GB50494-2009 (6)建筑专业 《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005 《建筑外门窗气密、水密、抗风性能分析及 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 方法》GB/T 7106-2008 《关于加强外墙保温工程安全防火管理的紧急通知》建质安[2010]1039号 《建筑设计防火规范》GB50016-2006 《建筑外门窗气密、水密、抗风性能分析及检测方法》GB/T 7106-2008 《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004 《全国民用建筑工程设计技术措施》建质[2009]124 (7)其它 《综合能耗计算通则》GB/T2589-2008 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB17167-2006 《能源管理体系要求》GB/T 23331-2009 1.3 节能评估报告编制内容 （1）项目是否符合有关节能法律、法规、规章和产业政策，是否选用国家和省已公布淘汰的用能设备及国家和省产业政策限制内的产业序列和规模容量或行业已公布限制（或停止）的工艺； （2）项目用能条件、总量及用能品种是否合理； （3）项目能耗指标是否超过国家和地方规定的最高限额，是否达到同行业国内或国际先进水平； （4）项目是否符合国家、地方和行业节能设计规范、标准，主要工艺流程是否采用节能新技术； （5）用能计量仪器配备情况等； （6）单项节能工程项目（如热电联产、集中供热）和民用建筑能耗指标是否符合国家和地方能耗限额标准等。 2 项目概况 2.1 建设单位基本情况 2.1.1 项目名称及项目建设单位 项目名称：年产500吨硅烷项目 企业名称：江西景德半导体新材料有限公司 企业性质：民营企业 法定代表人：陆廷秀 项目地址：江西省景德镇市高新区产业园内 2.1.2 企业概况 江西景德半导体新材料有限公司是中电电气集团旗下的一家全资子公司。公司成立于2008年4月，注册资本5亿元，公司员工总人数为459人，其中，本科及以上学历146人，专业技术人员87人。公司总占地面积637亩，目前产能为1500吨/年，远景目标为建成6000吨/年多晶硅生产线。 公司集多晶硅原料科研、生产、销售为一体，并于集团其他子公司共同形成包括多晶硅料、拉晶切片、太阳能电池、组件、应用系统在内的完整光伏产业链，是集团紧跟国家能源发展政策，立足光伏产业的重要战略部署。 公司采用世界先进的第三代改良西门子技术，大流量、高沉积速度的还原炉技术，独创高效循环生产工艺，利用西门子DCS控制系统，引进美国CDI尾气回收技术，基本实现零排放标准。 公司秉承"远见、创新、责任"的理念，以"安全、节能、环保"为目标，以"为世界输出优质动力"为使命，致力于建设世界一流多晶硅制造工厂。 2.2 项目基本情况 2.2.1 项目由来 2.2.1.1 项目建设背景和必要性 硅烷是高科技领域必备的原材料。50年前，美国贝尔实验室展示了世界上第一块集成电路，开创了微电子技术的先河。其中硅烷尤其是高纯度硅烷，是制约集成电路可靠性和成品率的重要因素。硅烷的生产和使用由此进入人们的视野。此后，硅烷被广泛应用于半导体元器件、液晶显示器、硅材料太阳能电池等生产中。近年来十分热门的发光二极管（LED）生产更是离不开硅烷气体。 硅烷—电子特种气体，尤其是高纯电子气体作为电子化工材料，是制约集成电路可靠性和成品率的重要因素。随着电子信息技术的飞速发展，集成度越来越高，对基础原材料的纯度要求已经提高到了6N级(99．9999％)，另外气体的质量对芯片制造有很大影响，随着电子消费品的升级换代，产品制造尺寸越来越大，产品成品率和缺陷控制越来越严格，整个电子工业界对电子气体气源纯度，以及杜绝输送系统二次污染的要求越来越苛刻。超纯、超净、超前是电子气体发展的方向。因此引进制备高纯电子特种气体技术更显得迫在眉睫。目前有能力生产6N级以上高纯电子气体的只有少数国家，而高纯气体在电子产品、航空航天、高效太阳能电池、军事工业方面有着广泛的应用。目前国内厂家生产的产品尚不能全面满足相关电子产品的需要，而且生产能力很小，只能用于制造低规格的产品，而超大规模集成电路所用的6N级别以上纯度的气体根本不能生产，还必须全部依靠进口来解决。这种状况严重地制约着我国电子技术的发展，成为我国发展电子产业的桎梏之一。 因此，我公司拟采用氯硅烷歧化法建设年产500吨硅烷气生产线。这一技术的突破和应用，不仅填补了国内硅烷气技术的空白，也为今后国家的电子工业，新能源材料提供了高品质、低成本、大规模原材料供应基地。同时，这一技术的突破，改变了我国多年来依靠进口硅烷气的境况，加速了我国光伏发电平价上网的步伐，更为当前光伏行业的低迷提供了新的增长点。 同时，从公司个体角度看，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。景新公司一期已经建成的1500t/a生产线，采用世界最成熟的改良西门子工艺生产多晶硅，确保生产流程环保、安全、可靠和产品质量的稳定；公司通过引进并优化美国、日本、德国等国家多晶硅生产企业的全套技术和设备，为公司的优质高效生产打下了坚实基础。一期设计建设由一批经验丰富的中外专家组成，保证了产品生产工艺和流程设计理念一流、技术领先。目前，公司在氯硅烷及多晶硅生产领域，具备相当丰富的经验和较强的技术实力。 但目前光伏行业市场十分低迷。美国商务部于2012年5月17日对原产于中国的光伏产品做出反倾销初裁决定，税率为31.14%—249.96%，对中国企业出口到美国的光伏产品采取反倾销措施。9月6日，欧盟也不计后果地对中国光伏产业立案“双反”，更使得这一行业雪上加霜。欧盟双反是中欧双方迄今为止最大的贸易纠纷，也是全球涉案金额最大的贸易争端。欧洲是全球光伏产品的最大应用市场，也是中国光伏产品出口的主要地区，对于中国光伏产业而言，这就好比刚刚遭到飓风袭击，又突然遇上龙卷风。 受到双重打击的光伏企业资金压力大，举步维艰。但是面对未来的光伏市场，企业要生存就必须发展，发展是硬道理，发展是企业生存的唯一法宝。景新在光伏的寒冬逆势而上，引进最先进的生产技术，消除一期设计缺陷，提高生产效率，降低成本，克服产品单一和竞争压力大，为迎接光伏的春天做好准备。 因此，考虑今后多晶硅生产工艺的发展趋势，我司同步 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 把硅烷气生产线进行延伸，利用硅烷气生产电子级多晶硅，参与高端市场竞争。一条生产线兼顾了多晶硅和硅烷特气两大产品，克服景新目前产品单一，容易受市场波动影响企业的收益。硅烷气制备多晶硅成本比西门子法制备多晶硅有大幅度的下降，通过硅烷生产，使得企业产品成本下降，提高企业市场竞争优势。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;因为硅皖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。项目同时为了解决还原车间电耗较高问题，上冷氢化生产线与硅烷生产和多晶硅生产相配套，把一期的热氢化改造成冷氢化，达到提高STC转化效率，减少消耗，降低多晶硅生产成本的目的，实现零排放零污染，绿色生产。 因此，无论是从产业角度还是从企业角度，本项目都有着其不可替代的重要性和必要性。 2.2.2 硅烷项目优势分析 （1）项目通过歧化反应生产硅烷气，转化效率高，整个过程是闭路，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）利用硅烷工艺生产多晶硅比三氯氢硅法工艺投资更小，生产成本低，而且项目配套3万吨冷氢化改造技术，把一期热氢化淘汰，达到提高STC转化效率，减少电力消耗，强化物料内部循环，减少废弃物排放，节能环保。 （3）公司充分利用现有公用工程配套优势。现有的公用工程（水、电、蒸汽等）均能满足500吨/年硅烷项目的要求，而不需要新建或扩建。3台额定蒸发量20T/h燃汽锅炉完全可以满足本项目蒸汽的使用；现行110KV和10KV的变电站可分别满足公司和项目的供电需求，供水能力为4500t/h的水厂满足扩建装置所需。公司仅需投入装置部分投资以及很少的配套工程便可建设500吨/年硅烷装置。做到少投入、多产出，这样既充分利用了企业现有的资源，又可以得到良好的经济效益。 （4）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%。 （5）从能源综合利用来看，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。反应釜温度压力采用自动控制技术，物料回流采用自动调节，冷凝器回流采用液封技术，水泵、风机、变压器等采用节能产品，因此，新建年产500吨硅烷项目对整个公司的节能降耗有重要意义。 2.2.2 项目建设规模及内容 本工程利用现有水、电、蒸汽等配套公用设施，整个项目按照500 t/a高纯硅烷气规模实施，主体工艺流程包括硅烷气生产和四氯化硅冷氢化。 1）硅烷气生产线采用两级歧化反应； 2）新建一条3万吨冷氢化生产线，处理还原生产产生的STC和硅烷生产中产生的STC； 3）与冷氢化配套新建一条3万吨精馏装置。 整个生产过程完全实现系统闭路循环，保护环境，绿色生产。 2.2.3 项目实施进度 项目总的建设周期为24个月，前期可行性研究报告编制和审批工作为6个月，勘察施工图设计1月，设备材料采购及土建施工12个月，安装工作3个月，调试2个月，这几个阶段可以穿插进行。 2.3 项目工艺方案选择 2.3.1 工艺流程比较简述 1、硅烷气生产工艺选择 a、金属氢化物工艺该方法的典型代表是美国的MEMC公司。采用氢化铝钠与四氟化硅气体反应合成硅烷气体: NaAlH4+SiF4-一--->NaAlF4+SiH4 b、硅镁合金法工艺 硅镁合金制备硅烷气体工艺也称小松法工艺。硅镁合金法制备硅烷的工艺流程非常简练。小松法制备硅烷工艺是国内历史上研究最多的工艺路线，实现过年产5吨规模的试验性的生产装置线。该方法的主要反应有: Si+Mg----->Mg2Si Mg2Si + NH4Cl一一一一〉SiH4+MgCl2+6NH3 c 、氯硅烷歧化反应法，此法利用如下氯硅烷的合成和歧化反应来获得硅烷: Si + 2H2 + 3SiC14=4SiHCl3 6SiHCl3=3SiH2Cl2 + 3SiC14 4SiH2Cl2=2SiH3Cl + 2SiHCl3 3SiH3Cl=SiH2Cl2 + SiH4 整个过程是闭路，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。该方法已经实现千吨级规模生产水平。美国REC(前身为Asimi)采用该方法来制备硅烷气体。 本项目拟采用第三种氯硅烷歧化反应法生产硅烷气，生产过程闭路，对环保有利，转化率高，是当今最先进的硅烷生产技术。利用氯硅烷歧化反应法生产硅烷气同时也兼顾了一期西门子生产工艺，与我公司一期装置相互呼应兼容，大大节约项目投资成本，生产工艺流程图如下（图1）： 将TCS导入第一台反应精馏塔，该塔在常规填料塔上部装有一催化填料部分。TCS反歧化反应器的主要产物为DCS、STC及未反应的TCS（虽然在此过程中会形成部分硅烷），该反应精馏工艺将大部分TCS留在塔中继续反应。STC作为塔底产物分离出来，送至存储以返回到买方TCS生产，塔顶富含DCS的产物加压后送至第二胎反应精馏 图1 硅烷气生产工艺流程图 硅烷生产线由两台反应精馏塔，一台提纯精馏塔及其配套进料槽、进料泵、冷凝器、再沸器、回流罐、回流和塔底泵。 将TCS导入第一台反应精馏塔，该塔在常规填料塔上部装有一催化填料部分。TCS反歧化反应器的主要产物为DCS、STC及未反应的TCS（虽然在此过程中会形成部分硅烷），该反应精馏工艺将大部分TCS留在塔中继续反应。STC作为塔底产物分离出来，送至存储以返回到买方TCS生产，塔顶富含DCS的产物加压后送至第二胎反应精馏塔。将DCS导入第二台反应精馏塔，该塔与第一台结构类似，但操作条件不同。来自DCS反歧化反应器的主要产物为硅烷、TCS和未反应的DCS。该反应精馏工艺将大部分DCS留在塔中继续反应。TCS及形成的任何少量STC作为塔底产物分离出来，循环回到第一台反应精馏塔。塔顶产物富含硅烷，送入精馏提纯。 硅烷在精馏塔中从DCS中提纯出来。塔顶主要产物硅烷，塔底含有DCS及其他成分，循环回到第二台反应精馏塔。根据TCS进料分析，可能会有一些轻杂质，以精馏塔侧线采出的方式从系统中除去。 硅烷存储和灌装： 现场硅烷生产、存储、包装和运输设备对人身、设备和建筑的危害降至最低。使用AIGA052/08和CGAG13—2006硅烷及硅烷混合物储运作为安全距离的指导，现场布置使用买方地皮允许的最大距离。当不能达到建议距离时使用工程设计方案补足。使用的工程设计方案基于现在美国硅烷用户、包装商和生产商的业内惯例。使用两台球罐储存硅烷，储量约为二十天。储罐带有泄压阀，通向工厂火炬系统以缓和任何泄放影响。 包括一个罐装系统，槽罐尺寸通常为47升（12KG）和470升（120KG）。灌满槽罐，储存，然后装入箱式拖车和槽罐拖车。ISO集装箱（4000KG）将直接装运。可选择带有槽罐清洁和测试装置的系统。 尾气回收及处理： 尾气通过一系列冷凝器以冷凝氯硅烷。这些氯硅烷可循环至一期TCS提纯工艺。气体排放物在尾气淋洗塔系统中处理。淋洗塔使用含有氢氧化钠的碱液淋洗气体，减少其中的颗粒，将卤化物转化为溶液中的盐。淋洗后的气体放大气。废液送至一期460废液处理装置中和。 2、冷、热氢化工艺选择 （1）冷氢化工序 工业级硅粉送至硅粉干燥器，干燥后排入硅粉中间仓。硅粉在硅粉中间仓中由氢气带入氢化反应器中。 提纯后的四氯化硅经过加压、预热后送至四氯化硅汽化器，汽化后的四氯化硅气体经过加热器进一步加热至500-550℃送至氢化反应器中。 循环氢气和补充的新鲜氢气经各自的压缩机加压后混合，按与硅粉规定比例经过预热器、加热器加热至500-550℃送至氢化反应器中。 如采用氯化氢参与的冷氢化反应，则氯化氢气体也经压缩机压缩后按比例经预热器加热后送至氢化反应器中。 在氢化反应器中，硅粉与四氯化硅、氢气（氯化氢）在500-550℃左右、2.5--3.0MPa压力下进行气固流化反应，生成含一定比例三氯氢硅的氯硅烷混合气，工艺流程如图2。其主要反应方程式如下： 3SiCl4（气）+ 2H2（气）+Si(固)= 4SiHCl3(气) Si（固） +2SiCl4 （气）+ H2（气）+HCl（气）＝3SiHCl3 反应后的氯硅烷混合气体经过急冷除尘系统，以除去反应气体中夹带的细微硅粉颗粒，同时降低反应气体温度。 除尘后的气体经过冷凝器冷凝分离回收，冷凝液主要为氯硅烷的混合液，送入粗氯硅烷储罐，而氢气返回循环氢气压缩机循环使用。 （2）粗馏工序 来自冷氢化工序的粗氯硅烷液送入1级粗馏塔进行预分离。1级粗馏塔顶排出含少量的氯化氢和二氯二氢硅的不凝气体被送往废气及残液处理单元进行处理；塔顶馏出液为含有部分SiCl4的三氯氢硅冷凝液，送入精馏工序继续精馏提纯。 1级粗馏塔釜得到含高沸点杂质的粗四氯化硅，送入2级粗馏塔进行进一步提纯。2级粗馏塔的作用是将粗四氯化硅和高沸点杂质进行分离，塔顶排出的不凝气体同样送往废气及残液处理单元进行处理。 (3)热氢化单元工艺流程简述 来自氯硅烷罐区的精制四氯化硅通过泵加压进入氢化炉汽化器，汽化器外设蒸汽夹套，内设盘管，用10bar(g)的蒸汽加热，将四氯化硅汽化送至各氢化的气体混合气柜，与高纯氢气按一定比例在气体混合气柜均匀混合，经氢化炉尾气换热器（力臂克管），由氢化炉反应尾气预热后，通过氢化炉底盘喷嘴进入炉内，在1250℃温度下，氢气与四氯化硅发生反应，生成二氯二氢硅、三氯氢硅和氯化氢。 反应尾气经交换和急冷降温后（＜290℃），经氢化炉尾气过滤器过滤后，送至尾气回收工序。 氢化反应产生的热量由90℃的高温热水带走，高温热水分别进入反应器钟罩夹套、反应器底盘、视镜、顶部法兰，对其进行冷却。130℃的高温水回水经高温水冷却系统及热能回收系统冷却循环利用。 工艺流程图如图3。 目前，国内外多晶硅生产企业已投入工业化运行的四氯化硅氢化技术主要有冷氢化和热氢化两种工艺，二者技术特点比较如下： 表1. 冷氢化和热氢化工艺比较表 热氢化 冷氢化 技术成熟性 成熟 成熟 操作压力 0.6 MPaG 2.5--3.0MpaG 操作温度 1250℃ 500--550℃ 反应原理 SiCl4+H2＝SiHCl3+HCl ①Si+3SiCl4+2H2＝4SiHCl3 ②Si+3SiCl4 +2H2＝4SiHCl3 电耗 3.5~4.5 kWh/kg-TCS 0.8-1.2 kWh/kg-TCS 一次转化率 15～20%mol 25%mol 生产维护 较易 较难 操作技术要求 一般 较高 优点 1、 气相连续反应，不需催化剂； 2、 操作压力低（0.6MPa），设备安全性能要求低； 3、 反应使用精制STC无硼磷等杂质带入，后续的精馏单元简单； 4、 工艺及设备成熟，有一定的运行经验。 1、 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）； 2、 单位电耗低（0.8-0.9KWh/h）； 3、 STC转化率高（一般25%左右、最高可达30%）； 4、 TCS成本较低（2500元/吨TCS）； 5、 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）； 6、 国内、外工艺已经成熟，运行业绩较多。 7、 投资省（3000吨多晶硅配套冷氢化8000---16000万元） 缺点 1、反应温度高（1250℃）、电耗高（3.5-4.5KWh/Kg.TCS）； 2、STC转化率低（15-20%）； 3、多晶硅产品含C较高，氢化炉内件（隔热屏、加热体）为石墨或C/C材料，在1250℃会与H2反应生成CH4混在H2中，通过回收H2带入多晶硅； 4、维修率高，单台炉运行周期在3-4个月； 5、单台设备产量低、配套设备多，3000吨规模需配10-14台氢化炉； 6、对公用系统参数要求高，水、电、蒸汽参数操作范围窄，易连锁停车； 7、异常停炉，石墨件、加热体损坏率高； 8、Si、Cl消耗高，三废处理量大，环保压力高（Si：1.4，Cl：1.8）； 9、投资大（3000吨多晶硅热氢化投资国产2.2亿元、进口3.5亿元）。 1、反应属气固反应，操作参数苛刻，料位、压力、温度控制范围较窄，较难掌握经济运行参数点； 2、操作压力高（2.5-3.0MPa）、设备（INCOLOY 800）、阀门、管道材质、加工工艺要求高； 3、硅粉气相进料，阀门、管道磨损严重，气相介质密封难度大； 4、气固沸腾反应，设备、管道磨损严重、安全性要求高； 5、由于多晶硅企业间保密，无成熟运行经验可循、员工综合素质要求高； 6、硅粉带入杂质、产品TCS需曾设精馏装置。 图2 冷氢化单元工艺流程图 图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。 2.3.2 硅烷项目总平面布置 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2-1 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/a 500 1.2 TCS生产规模冷氢化处理装置 万吨 3 1.3 精馏装置 万吨 3 二 年操作日 d 300 三 主要原辅、燃料年总消耗量 3.1 三氯氢硅 t/a 17350 3.2 液氮 t/a 2300 3.3 甲醇 t/a 670 3.4 歧化催化剂 t/a 6 3.5 吸附剂 t/a 3 3.6 30%氢氧化钠溶液 t/a 85 四 公用动力消耗量 4.1 供水 万t/a 170 4.2 供电 万kwh 2976 4.3 天然气 万m³/a 1275 五 运输量 5.1 运入量 t/a 20414 5.2 运出量 t/a 2000 六 全厂定员 人 459 6.1 其中：生产工人 人 280 6.2 管理、专业技术人员 人 179 七 占地面积 7.1 厂区占地面积 亩 637 7.2 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 % 24.5 15.2 投资利税率 % 36.8 15.3 全部投资回收期 年 4.75 2.5 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4） 图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， 表2 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） 1380.85 1.2143kg/m3 16767.74 电（万kwh） 5469.2 1.229t/万kwh 6721 软水（万吨） 168 0.4857kg/t 819.25 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） 1275 1.2143kg/m3 15482.3 电（万kwh） 2976 1.229t/万kwh 3658 软水（万吨） 170 0.4857kg/t 823.565 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460 m3/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m³ 15482tce 4134tce 2140tce（能源转换蒸汽） 9208tce（能源转换蒸汽） 0 0 15482tce 电力 2976万kwh 3658tce 85tce 3318tce 138tce 102tce 15tce 3658tce 自来水 170万t 824tce 293tce 261tce 223tce 46tce 1tce 824tce --- --- 合计 4512tce 5719tce 9569tce 148tce 16tce 19282tce 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 72tce 3000tce 100tce 90tce 12tce 3274tce 自来水 280tce 220tce 210tce 40tce 0.9tce 750.9tce --- --- 小计 4152tce 5220tce 8910tce 130tce 12.9tce 18425tce 回收利用 损失能量 360tce 499tce 659tce 18tce 3.1tce 1539tce 合计 4512tce 5719tce 9569tce 148tce 16tce 19282tce 表3 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。 3.3 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;因为硅皖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。 另外本工程主要配套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（0.8-1.2 kWh/kg-TCS），旧工艺反应温度达1250℃，电耗达3.5~4.5 kWh/kg-TCS。 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8000---16000万元） 6、冷凝器直管设计，空间流畅绝无堵液现象，保证系统压力稳定。 4.3 主要用能工序节能评估 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。 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。 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。而硅烷流化床法以 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。 （1）三氯化磷采用成熟的先进工艺流程，装置占地面积小，工艺简单、运行可靠。 （2）在汽化预热系统阶段，通过反应釜余热回收，对汽化器余热水汽化改造、溶磷池余热水加温改造，减少蒸汽使用量，节约生产成本。 （2）黄磷和氯气反应系统通过采用反应釜温度、压力平衡控制技术，通过T/P对应值的变化，调节氯化釜物料比例，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，提高生产安全和生产效率。 （3）在回收系统中，收料回流自动调节技术应用，确保正常连续生产，而且产品质量稳定，年综合能耗下降10%。 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8万吨/年三氯化磷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 三氯化磷装置原料黄磷为易燃介质，氯气为剧毒品，氯化反应是一个放热过程，尤其在较高温度下进行氯化，反应更为剧烈，速度快，放热量较大，氯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，其中三氯化磷工段由于程控阀多、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 主要设备制造标准 表4-1制造标准 1 GB50236 《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》 2 HGJ209 《中低压化工设备施工及验收规范》 3 GB150-1998 《钢制压力容器》 4 GB151-89 《钢制管壳式换热器》 5 JB4710-92 《钢制塔式容器》 6 SYJ4012-87 《立式圆桶形钢制焊接拱顶储罐施工及验收规范》 7 JB2536-80 《压力容器油漆、包装和运输》 8 JB4730-94 《压力容器无损检测》 9 HG/T20569-94 《机械搅拌设备》 1 0 HG21563~21572-92 《搅拌传动装置系统组合、选用及技术要求》 11 HG20580~20584-1998 《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 序号 设备名称 数量 规格型号 1 三氯化磷反应釜 8台 Ф2200/Ф2400×3500 2 热水泵 2台 IS50-32-160，Q=15，H=29.3,3.3KW 3 盘管冷凝器 8台 Ф108×1000×6000 4 三氯化磷尾气吸收装置 8台 Ф800×1400 5 溶磷池 1台 12000×2000×1500 带Ф32加热盘管 6 液下泵 4台 25Yw-22-1.1，L=2000 7 液氯汽化器 8台 Ф2200×1850×600 8 洗磷塔 8台 Ф1200×6200 9 成品输送泵 2台 IH65-50-160, Q=30，H=30,11KW 10 尾吸循环泵 8台 IHF50-32-160, Q=12.5，H=32,4KW 11 电动行车 1台 3t 12 真空泵 6台 RPP-54-90 13 清水泵 6台 IS125-80-250 14 气液分离器 4台 Ф600×1200 15 排雾风机 1台 7.5KW 以上热水泵、循环泵、风机、加料泵、输料泵、电动行车、加热反应釜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，反应釜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，项目坐落于江西电化乐丰化工股份有限公司内，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 　　本项目的尾气风机用电设备为二级负荷，其余用电负荷为三级负荷，总容量约682.7KW,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，能为三氯化磷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 　　按高低压用电负荷对供电可靠性的要求，以及三氯化磷装置电力负荷的实际情况，在生产装置附近设置0.4kV车间配电室，车间配电室采用双电源双回路式供电,厂区电缆采用桥架式,部分公用工程采用直接埋地方式敷设。 　　(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. 爆炸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电化厂内2台25MW自备热电厂提供，本装置的蒸汽负荷为5.26t/h,最大用汽量为7.98 t/h，蒸汽压力为0.8MPa，蒸汽管网供汽能力远远能满足扩建三氯化磷装置用汽需求，而且充分利用就近资源，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。 三氯化磷主生产装置中采用DCS和PLC控制系统，主要监控黄磷预热和氯汽化系统、黄磷与氯气反应器系统、冷凝系统、尾气回收系统等其它装置区，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 循环水冷却系统 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 项目能源消耗品种为电力、水、天然气，其中： 电力：主要供项目硅烷主装置、冷氢化处理装置、压缩空气系统、辅助附属设备设施、循环水动力源和照明用电等，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。。 天然气：主要供原料黄磷汽化，通过热电厂产生的蒸汽，供应方式为厂区内低压蒸汽管网输送。 水：主要供项目生产和厂内生活，供应方式通过厂区内自来水管网。 5.2 能源加工转换评估 三氯化磷主要包括黄磷蒸汽预热和液氯汽化系统、熔融黄磷与氯气反应器系统、冷凝系统、尾气回收系统、主控楼、辅机室、循环水泵站等主要耗能系统。项目主要耗能为蒸汽，其中蒸汽主要用于黄磷熔融汽化系统，通过蒸汽通入溶磷池，控制温度为60℃，熔融后黄磷输送至反应釜与汽化后氯气进行放热反应。电主要用于项目主装置生产、辅助附属设备设施、循环水动力源和照明用电。具体扩产前后能源消耗情况如表5-1: 表5-1 年产8万吨三氯化磷装置扩产前后能源消耗情况表 扩产前单耗（年产20000吨三氯化磷计算） 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 82×104kWh 101 287 2 水 20.2×104t 49 49 3 蒸汽（0.8Mpa） 8×103t 868 868 扩产前综合能耗合计(tce) 1018 1204 扩产前单位产品综合能耗（kgce/t） 51 60 扩产后单耗（年产80000吨三氯化磷计算） 1 电 314×104kWh 386 1099 2 水 71×104t 172 172 3 蒸汽（0.8Mpa） 2.8×104t 3038 3038 扩产后综合能耗合计(tce) 3596 4309 扩产后单位产品综合能耗（kgce/t） 45 54 三氯化磷项目建成后，装置综合能耗折标煤3596吨(当量值)/4309吨(等价值)，经过设备更新和工艺改造，共节约标准煤480吨标准煤，单位产品综合能耗平均下降11%，国内三氯化磷行业中单位产品蒸汽消耗量平均为0.45t/t,该项目实施后能达到0.35 t/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）液氯低温循环水余热汽化技术，在汽化预热系统阶段，通过反应釜余热回收，对汽化器余热水汽化改造、溶磷池余热水加温改造，减少蒸汽使用量，节约生产成本。 （2）冷凝器直管设计，空间流畅绝无堵液现象，保证系统压力稳定。 （3）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。 （4）反应釜温度、压力平衡控制技术，通过T/P对应值的变化，调节氯化釜物料比例，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。 （5）快速加水清釜技术，20分钟解决滴水问题，快速安全无尾气排放。 （6）冷凝器的回流液封设计，可解决冷凝器因内漏回水问题，只会在尾气口产生大量氯化氢尾气排放，不会进入反应器造成事故。 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 三氯化磷主生产装置中采用DCS和PLC控制系统，主要监控黄磷蒸汽预热和液氯汽化系统、熔融黄磷与氯气反应器系统、冷凝系统、尾气回收系统、主控楼、辅机室、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 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ，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 采用无水投磷技术生产三氯化磷，每年生产8万吨产品主要需消耗0.8Mpa蒸汽2.7万吨和电耗314万KWh，而通过生产工艺改进和自控技术提升，使得三氯化磷生产连续性得到加强，减少蒸汽用量，提升公用工程使用效率，年均节约蒸汽用量4000吨，年均节约电耗13.6万千瓦时，年均节约水9.68万吨，因此，采用此生产工艺平均每年可以节约标准煤480吨，单位产品综合能耗平均下降11%。 7 评估结论 （1）从市场分析来看，该企业生产三氯化磷不愁销路，全部供给园区厂家生产草甘膦，因此江西电化乐丰化工有限公司生产扩建8万吨/年三氯化磷装置生产该产品具有较强的市场竞争能力，能为企业创造更大经济效益。 （2）三氯化磷生产采用无水投磷技术、液氯低温循环水余热汽化技术、反应釜温度与压力平衡控制等节能技术，项目实施后综合能源消耗量为3596吨(当量值)/4309吨(等价值)吨标准煤，每年可以节约标准煤480吨，单位产品能耗相比扩产前下降11%，能耗指标属于国内先进水平。 （3）选用的热水泵、循环泵、风机、加料泵、输料泵、电动行车、加热反应釜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。 （4）本项目使用的电、水、蒸汽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。 （5）企业建有完善的能源管理、能源计量管理与能耗考核制度。 （6）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，另外三氯化磷装置扩建尽量利用扩产前公用设施，能有效控制三氯化磷产品制造成本。 （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。 来自罐区 精制的SiCl4 尾气回收 整流器 冷却水 电极 冷却水 夹套 冷却水 N2 回收氢气和 制氢站氢气 110变电站内10KV变电所 氢化炉变压器 AEG调控箱 氢化炉尾气过滤器 氢化炉 汽化器 硅粉缓冲槽 冷氢化反应器 旋风分离器 急 冷 塔 急冷塔顶1级冷却器 急冷塔顶2级冷却器 急冷塔氯硅烷储槽 H2压缩机 H2加热器 STC加热器 急冷塔顶回流泵 H2 STC 氯硅烷 冷氢化粗馏2级塔回流泵 冷氢化粗馏1级塔再沸器 PFD2 冷氢化粗馏2 级塔再沸器 PFD1 粗TCS去V1300精馏 冷氢化粗馏1级塔回流泵 高沸残液去残液处理 加料斗 吊车 冷氢化粗馏 2级塔冷凝器 粗STC去罐区 冷氢化粗馏 1级塔冷凝器 回流罐 冷氢化粗馏 2级塔冷凝器 粗STC去罐区 高沸残液去残液处理 回流罐 冷氢化粗馏2级塔 回流罐 冷氢化粗馏1级塔 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