多晶硅生產中節能降耗探討論文
摘要：研究了不同供料與功率比值對多晶硅還原電耗和一次轉化率的影響，對指導實際生產具有重要意義。
關鍵詞：多晶硅；還原；供料與功率比值
進入21世紀以來，隨著太陽能光伏發電技術的快速發展和廣泛應用，多晶硅產業以驚人的速度迅猛發展和壯大。面對當前世界性傳統能源日益枯竭和氣候變暖的嚴峻形勢，太陽能作為可再生潔凈能源受到了各國的高度重視，許多國家都已將太陽能發電的原材料高純多晶硅列為戰略性材料。當前，在國內外市場的雙重壓力下，多晶硅價格一路降低，加上國內多晶硅生產成本遠高于國際先進水平，使得國內各多晶硅企業面臨極大的生存壓力，因此如何降低生產成本已成為各企業的首要任務。本文主要圍繞改良西門子法生產多晶硅的還原工序，對還原爐供料和硅棒功率等參數進行研究，為還原爐運行優化提供參考依據。
1多晶硅還原工序簡介
多晶硅還原工序是生產多晶硅成品的環節，其核心設備是氣相沉積反應器，也就是通常所說的還原爐，它的控制水平直接關系到多晶硅的產量、成本和質量。還原工序生產過程如下：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，在直徑8~15mm、長2.2~2.8m的導電硅芯上進行氣相沉積反應生成多晶硅，硅棒表面溫度控制在1050~1100℃，經過一定時間后長成規定直徑的硅棒，反應同時生成四氯化硅、二氯二氫硅及氯化氫等副產物。
2研究方法
本文結合生產實際，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象，選取不同供料與功率比值的爐次進行對比，并對運行結果進行分析和總結。
3結果及討論
3.1不同比值對電耗的影響
通過將還原爐供料與硅棒功率進行關聯，得出了兩者不同比值時的還原電耗情況，如圖1所示。從上述趨勢線可以看出，在還原爐供料與功率比值從0.5提至0.9的過程中，還原電耗變化呈拋物線趨勢，即先快速下降，達到最低點后又逐步上升，這說明不同的進料比值對還原電耗的影響較大，當比值較小時，還原爐的進料量小，硅棒生長速度較慢導致電耗偏高；而比值較大時，還原爐的進料量增大，硅棒生長速度雖然加快，但同時混合氣所帶走熱量也相應增加，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不同比值對一次轉化率的影響
同樣按照上述方法得出了不同供料與功率比值時還原爐的一次轉化率情況。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的過程中，一次轉化率一直呈下降趨勢，這是因為比值較小時，還原爐內供料較少，可供反應的`物料相對不多，通入到還原爐內物料能夠有效的參與反應，因此一次轉化率較高；而當比值較大時，還原爐內供料較多，通入到還原爐內的物料有相當一部分還未參與反應就已被帶出去，因此一次轉化率較低。從上述數據分析可以看出，多晶硅還原電耗和一次轉化率這兩個指標在實際生產中存在一定矛盾，因此不同的企業需根據自身特點選取合適的供料與功率比值，已保證生產能夠達到最佳的平衡點。
4結語
在實際的多晶硅還原生產過程中，根據自身還原爐的特點，研究并選取合適的供料與功率比值，對優化還原爐生產，降低還原電耗，提高一次轉化率具有重要的指導意義。
參考文獻：
[1]苗軍艦等.西門子法生產多晶硅的熱力學[J].無機化學學報,2007,(5):796.
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