华陆公司多晶硅技术产品发展纪实

2005年，华陆公司材料能源事业部组建多晶硅团队开始攻关多晶硅的技术开发和工程设计。

在国内多晶硅行业蓄势待发的这个时期，多晶硅团队先后设计完成了以“江苏中能一期1500吨/年多晶硅项目”为代表的多个项目。

公司团队也实现了从无到有的快速发展，开发并掌握了华陆公司第一代冷氢化技术，在市场上崭露头角，有了一席之地。

“高能耗、高污染”的产业定性以及2008年席卷全球的金融海啸，让中国光伏产业随即陷入绝境。更为致命地是，2011年底，西方国家联手打压我国光伏生产企业，对我国输出光伏产品展开“反倾销、反补贴”调查。

面对几乎席卷全行业的大败局，刚刚起步成长的多晶硅团队不得不思考如何生存下去。

身处充分市场竞争的材料能源事业部，面对团队几十号人严峻的“吃饭”问题，摆在面前的只有两种选择，要么“舍弃”多晶硅，寻求其他工程产品，保证大家碗里有饭；要么“坚守”多晶硅，过几年苦日子，熬过寒冬。

多晶硅技术团队以“提供有竞争力的工程产品和高品质的工程服务”为使命，积极探索多晶硅产品发展之路。

面对高能耗、高污染的问题，减少电耗、降低成本才是唯一的出路，而实现这一切的基础在于技术。

历经十余年持续的研究和攻关，多晶硅技术团队成功开发和优化了以四氯化硅冷氢化技术为首的多项工艺技术，包括冷氢化技术、热量耦合技术、还原热能综合利用技术、尾气回收技术、渣浆回收和高沸处理技术等，成功解决了多晶硅生产技术中遇到的一系列难题。

从2009年起，多晶硅团队开始进入多家生产企业，以“节能降耗、挖潜消瓶、提高效率”为目标，详细了解各装置的工艺技术路线、装置规模和装备水平，结合各装置实际的运行参数和现场条件，系统性地进行研究、分析和评估，对系统的物料、能量以及生产管理的安全性和便捷性进行分析，寻求物料和能量的充分利用，保证装置的稳定性，并结合当地的优势资源，扬长避短，提出合理可行的改造方案，保证装置运行的经济性和可靠性。

十年来，在第一、二代冷氢化技术的基础上，多晶硅团队不断改进优化，成功完成三、四、五代冷氢化技术的开发。冷氢化装置反应器直径从一二代0.9米、1.6米，扩大到三代2.4米、四代3.6～4.0米和五代4.5米。每一次技术的迭代创新，都会带来能耗的大幅降低。

三代技术首次采用混合汽化工艺，仅使用副产的0.8MPa(G)蒸汽就能满足热源要求，不再配套复杂的导热油系统。四代技术首次增加了热能利用回收、氢气回收技术等，能耗进一步降低，仅为热氢化技术的1/10。

五代技术使得四氯化硅转化率从一代20%左右提升至第五代的28%-30%，在原有转化率的基础上提高了40%，冷氢化技术四氯化硅转化率已经超过了理论转化率的70%，为全球领先水平。

与第一代相比，第五代技术三氯氢硅电耗从1000千瓦时/吨降至150千瓦时/吨，为目前国外冷氢化技术的三分之一左右，不到传统热氢化工艺的6%。

作为首次采用华陆公司五代冷氢化技术的多晶硅项目，新疆新特多晶硅技改项目将单套冷氢化装置四氯化硅处理能力提升到了全球最大的35万吨/年。

2022年4月建成投产以来，不但短期实现满负荷运行，装置投资降低10%以上，而且四氯化硅转化率、能耗等关键指标均优于国内同类装置，三氯氢硅电耗降至145千瓦时/吨，创国内最佳水平。

十年来，多晶硅团队实现精馏装置从零耦合到多塔耦合的升级换代，成功开发了热量耦合技术。精馏装置从原有的11塔精馏，逐渐变为9塔精馏以及最新的7塔精馏流程，设备投资降低60%以上。

从零耦合逐渐升级为两塔耦合，三塔耦合和四塔耦合，蒸汽单耗从1.60吨/吨TCS降低至0.51吨/吨TCS。同时产品品质不断提高，从十年前的太阳能级一级、二级品，提升至电子级一级、二级品。

十年来，多晶硅团队开发出还原热能综合利用技术，并不断优化提升，使得目前国内多晶硅工艺装置的蒸汽接近“零消耗”。

根据多年的工程项目经验，通过优化全厂换热网络和充分利用还原炉的辐射能，开发出还原热能综合利用技术。

在还原炉生产过程中，向还原炉尾气前夹套管通循环热水，移走辐射还原尾气夹套管的热量，以维持适宜的温度。

同时将移出的辐射能转化为0.4MPa(G)、0.6MPa(G)、1.0MPa(G)的饱和蒸汽供全厂用热单元使用，从而大幅降低全厂外供新鲜蒸汽和循环水的使用。

十年来，多晶硅团队完成了尾气回收技术的突破和升级。

团队将吸收、吸附机理与生产实际相结合，优化操作参数，将甲硅烷、甲烷等杂质有效分离，避免带入回收氢气和氯硅烷，回收氢气品质大幅度提升同时减轻精馏提纯难度和负荷，从而提高多晶硅产品质量。

团队不断优化尾气回收换热网络，将有效热能和冷量充分利用，使得同规模蒸汽消耗下降70%，电耗下降60%。

团队大胆采用新技术，将高效过滤、换热设备引入多晶硅行业并成功应用，采用在线反吹过滤器除去还原尾气中的细硅粉；引入绕管式换热器和全焊接板换应用于大负荷、小对数温差场合。

团队对全厂其他含氢废气根据其特点进行分类处理并回收，大幅度降低多晶硅生产氢气消耗。

十年来，多晶硅团队实现渣浆回收和高沸处理技术的从无到优的跨越。多晶硅规模在万吨以下时，渣浆经过简单蒸发回收后水解处理，氯硅烷回收率不足80%，高沸物全部水解处理，零回收，装置连续运行周期不足3个月，同时产生大量的水解废水。

多晶硅团队通过分析渣浆和高沸物的组成以及性质，优化设计方案，从减少物料堵塞等方面入手，成功开发了渣浆回收和高沸处理技术，实现了氯硅烷回收率98%以上，高沸回收率90%以上，使得每吨产品原料硅耗从2.4吨降为1.05吨，降低56.25%；氯耗从3.5吨降为0.19吨，降低94.5%。

十年来，多晶硅团队始终围绕系统优化提升、降低能耗、挖潜增效，主动解决客户的难点痛点，引领技术进步和产业发展。

十年来，多晶硅团队开发、升级并完全掌握了以冷氢化技术为核心，包括热量耦合技术、还原热能综合利用技术、尾气回收技术、渣浆回收和高沸处理技术等完备的多晶硅技术体系。

2021年，四川永祥2.5万吨多晶硅项目荣获国家优质工程奖，该项目单体装置为国内首套吨成本4万元以下的万吨级生产装置，标志着多晶硅低成本产品由千吨级到万吨级的规模跨越，一举奠定了华陆公司在国内多晶硅研发和设计的领军地位。

2020年9月，我国向世界郑重宣布：二氧化碳排放力争于2030年前碳达峰，2060年前实现碳中和目标后，并在气候雄心峰会上进一步宣布国家自主贡献，即到2030年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

2020年，华陆公司多晶硅团队斩获当年国内新开工几乎所有多晶硅项目的设计合同，总年产能为20万吨，单个项目产能以5万吨为主，占2019年底国内总产能的约45%。

同时承接了国内第一个多晶硅EPC总承包项目——江苏中能硅烷法多晶硅配套冷氢化技改工程，多晶硅团队设计业务在国内多晶硅行业的工程设计领域占绝对领先地位。

2021年，华陆公司多晶硅团队继续高歌猛进，新签多晶硅设计合同总产能超过100万吨，单个项目产能达到10万吨，总承包合同多晶硅产能近30万吨。

2022年，华陆公司多晶硅团队已经新签多晶硅设计合同总产能达到150万吨，单个项目产能达到20万吨，实现了以冷氢化反应器为代表的装备输出。

过去十年对华陆公司多晶硅团队而言，是极不平凡、充满挑战的十年，也是戮力同心、攻坚克难的十年，更是拼搏奋进、收获满满的十年。

面向未来，华陆公司将矢志不渝坚持技术创新，进一步提高多晶硅品质，努力降低能耗和生产成本，力争使生产成本再降低10%，切实为推动我国光伏产业健康发展，打造高质量发展“绿色引擎”贡献央企力量。