近幾年來，由于光伏組件需求旺盛，國內(nèi)多晶硅擴張迅速，使總產(chǎn)能由2007年的4.8萬噸上升到2011年的33萬噸，而全球2011年多晶硅需求量為21.4萬噸，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，使得整個行業(yè)面臨形式十分嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)能無序擴張，增長速度遠(yuǎn)大于市場需求，市場行情低迷，價格下降，大面積企業(yè)虧損，技術(shù)創(chuàng)新能力差，企業(yè)的整體規(guī)劃和配套不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，能源消耗高，清潔化生產(chǎn)水平較低等。

    去年國內(nèi)80%企業(yè)由于成本較高相繼停產(chǎn)，造成進(jìn)口多晶硅數(shù)量達(dá)到6萬多噸。德國推遲上網(wǎng)電價補貼削減議案，2012年1季度安裝量反而是2011年同期的3倍，日本、印度等其他新興市場的出現(xiàn)，給光伏廠商提供了很好的機遇。然而光伏有市價低的情況持續(xù)，而且市場增長率還在不斷增加，說明光伏產(chǎn)業(yè)鏈起步增長相對比較穩(wěn)定，受市場及其他因素，產(chǎn)品價值回歸存在一定的不合理性。從目前的產(chǎn)品價值，參照國內(nèi)公開的一些太陽能電站具體運行數(shù)據(jù)看，以現(xiàn)有的光伏發(fā)電技術(shù)，按照光伏壽命25年并以政府1.09元/度電的優(yōu)惠上網(wǎng)電價算，按照目前的投資來看，7年內(nèi)即能收回成本（未算土地費用），從光伏太陽能電池系統(tǒng)能源消耗數(shù)據(jù)可以知道，太陽能電池系統(tǒng)在2年內(nèi)即能產(chǎn)出所消耗的整個產(chǎn)業(yè)鏈消耗的電能，未來所產(chǎn)生的電能都是清潔能源，對于如何看待多晶硅生產(chǎn)是否屬于高能耗、高排放，很多文章已經(jīng)清楚說明，也提出了應(yīng)與時俱進(jìn)摘掉雙高“帽子”。不管從市場角度還是戰(zhàn)略發(fā)展來看，太陽能替代常規(guī)化石能源是以后長期有效可持續(xù)發(fā)展的方向。而作為光伏電池的主要原料多晶硅而言，近幾年多晶硅的生產(chǎn)中，在技術(shù)創(chuàng)新，環(huán)保，節(jié)能降耗上取得了較大的進(jìn)步，達(dá)到了世界同行業(yè)的先進(jìn)水平，因此，推廣使用新技術(shù)、新設(shè)備，加強自身的技術(shù)創(chuàng)新，區(qū)域資源優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢結(jié)合，共謀多晶硅行業(yè)發(fā)展之路，以環(huán)保節(jié)能、低成本、高效益作為持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的長期目標(biāo)。

    技術(shù)創(chuàng)新的必要性

    以往的工藝配套存在著高能耗，高污染，質(zhì)量不穩(wěn)定等不利因素，隨著市場逐漸成熟，競爭越來越強烈，就要求企業(yè)必須加強技術(shù)創(chuàng)新，解決原生產(chǎn)工藝的不足，提高其核心競爭力。

    近幾年以來由于在多晶硅技術(shù)創(chuàng)新及優(yōu)化上發(fā)展迅猛，多晶硅成本急速下降，以下主要列出幾種技術(shù)方案

    1、大型還原爐的投用及熱能回收利用

    國內(nèi)目前新裝置或改建裝置均采用24對棒及36對棒還原爐為主，并已有48對棒爐子的投用，而在2011年前投產(chǎn)的多晶硅廠，主要以12對棒及18對棒還原爐為主，有的企業(yè)還有相對落后的9對棒還原爐，大型還原爐在生產(chǎn)上體現(xiàn)出諸多優(yōu)點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

    1.1從以往的小型還原爐還原電耗在80-130kWh/kgsi,經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化，24對棒還原爐的還原電耗可以做到40-60kWh/kgsi。

    1.2在設(shè)備加工要求上，提高壁面光學(xué)特性，可以更有效的減少爐內(nèi)的熱輻射損失，使熱能得到有效利用。

    1.3還原爐夾套水通過閃蒸利用，有效的降低了蒸汽的消耗。從實際運行看，可節(jié)約總蒸汽使用量的25%-30%

    1.4在相同規(guī)模情況下，從還原爐置換，到拆裝爐以及清理，相對勞動強度降低。

    1.5由于大型還原爐多晶硅沉積率增大，單位耗時減少，產(chǎn)量相應(yīng)增大。

    1.6引用國外提出的按照熱氫化爐節(jié)能理念，在硅棒與冷卻水壁之間加一個隔熱罩，如果隔熱罩內(nèi)表面的溫到550度左右的時候，還原節(jié)能可達(dá)10%。但冷卻水溫度與偏低，這樣要求精餾的相應(yīng)熱能使用裝置需要配套。

    2、采用高效精餾技術(shù)，在減少投資及降低生產(chǎn)成本上有突出優(yōu)勢。

    2.1以往采用的工藝存在以下不足

    1）整個精餾塔系統(tǒng)采用不銹鋼，投資成本較大。

    2）精制塔收率不高，造成精制三氯氫硅成本增加

    3）未對重組分及輕組分雜質(zhì)進(jìn)行徹底分離，造成回收利用不徹底，使產(chǎn)品成本費用增加。

    4)對精餾塔換熱器的實際生產(chǎn)負(fù)荷計算不準(zhǔn)確，換熱器面積普遍偏大，造成設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重。

    5)塔的整個設(shè)計處理能力不準(zhǔn)確，有很多廠出現(xiàn)設(shè)計負(fù)荷過大與其他裝置不配套，也有設(shè)計處理能力過小，不能滿足實際生產(chǎn)需要。

    2.2通過長期的生產(chǎn)經(jīng)驗及理論計算，高效精餾系統(tǒng)有如下優(yōu)點

    1）高效精餾分為主要成分分離組合塔、微量雜質(zhì)分離組合塔、重組分雜質(zhì)分離塔、輕組分雜質(zhì)分離塔。主要成分分離組合塔、重組分雜質(zhì)分離塔、輕組分雜質(zhì)分離塔可采用普通碳鋼材質(zhì)的板式塔，如泡罩塔、導(dǎo)向篩板塔、浮閥塔即可，微量雜質(zhì)分離組合塔因涉及到產(chǎn)品最終質(zhì)量，建議采用不銹鋼塔，主要以填料塔為主，也多用板式塔。

    2）經(jīng)過優(yōu)化后的高效精餾塔，收率由以往的92%左右提高到做到97%左右。大幅度的降低產(chǎn)品成本。

    3）將富集雜質(zhì)的重組分與輕組分全面回收利用，使系統(tǒng)三氯氫硅損失量減少，從而降低成本。

    4）結(jié)合理論，總結(jié)以往實際生產(chǎn)經(jīng)驗，從設(shè)備負(fù)荷上準(zhǔn)確計算，避免投資浪費和不適合實際生產(chǎn)需要。
    3、四氯化硅氫化制備三氯氫硅的處理技術(shù)發(fā)展

    在冷氫化技術(shù)國內(nèi)不是很成熟前，多晶硅廠四氯化硅氫化主要以熱氫化處理四氯化硅為主。隨著冷氫化技術(shù)的成熟，現(xiàn)生產(chǎn)廠家主要多以冷氫化裝置處理四氯化硅為主，其生產(chǎn)工藝主要在生產(chǎn)成本上占主要優(yōu)勢。

    3.1從現(xiàn)有的一些生產(chǎn)數(shù)據(jù)看，熱氫化生產(chǎn)每噸三氯氫硅的成本比現(xiàn)有成熟的冷氫化裝置高50%-95%。

    3.2冷氫化的成本優(yōu)勢在多晶硅廠占主要因素，現(xiàn)在主要有催化劑與無催化劑的兩種冷氫化生產(chǎn)工藝模式，生產(chǎn)壓力主要在2.5-3.1MPa，反應(yīng)溫度在500-600℃，有催化劑存在下，四氯化硅轉(zhuǎn)化率為22-30%，無催化劑存在下，四氯化硅轉(zhuǎn)化率為16-22%。一般情況下，有催化劑的生產(chǎn)工藝模式成本上略低于無催化劑的冷氫化工藝。

    3.3若企業(yè)在生產(chǎn)中，不具備采用有催化劑冷氫化工藝的生產(chǎn)成熟經(jīng)驗時，在冷氫化工藝選擇上，建議選擇無催化劑的冷氫化工藝，這樣省去回收催化劑步驟，設(shè)備連續(xù)運行能得到很好保障。

    3.4在冷氫化系統(tǒng)中處理反應(yīng)所產(chǎn)生的氯化物極其高沸物上，可以參照三氯氫硅合成裝置比較成熟的設(shè)計理念，在前期設(shè)計把好關(guān)。

    3.5由于冷氫化裝置的詳細(xì)設(shè)計和實際生產(chǎn)經(jīng)驗公開交流不是很徹底，存在保密現(xiàn)象，也存在誤導(dǎo)現(xiàn)象，因此，專業(yè)技術(shù)人員一定要以理論依據(jù)結(jié)合實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)，使裝置的在設(shè)計及生產(chǎn)中具有合理性。
    4、結(jié)合企業(yè)自身資源條件，從產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點出發(fā)，優(yōu)化資源配置，使產(chǎn)品具有較大成本優(yōu)勢。

    我們知道在多晶硅生產(chǎn)中主要需要提供的原料有硅粉、三氯氫硅、氯氣和氫氣，而氫氣、氯氣都是氯堿企業(yè)的副產(chǎn)品，在氯堿企業(yè)中一般合成氯化氫來做鹽酸，有配套PVC裝置的氯堿企業(yè)可以用氯化氫合成氯乙烯，然而經(jīng)濟效益近年來都不高，氯氣做液氯外售，很多時候要保證燒堿的產(chǎn)量，大量液氯基本上以低價格出售，在起初設(shè)計多晶硅項目時，一般都配套有小氯堿裝置，由于當(dāng)時多晶硅市場環(huán)境較好，多晶硅企業(yè)所配套的氯堿裝置未能引起太大重視，現(xiàn)階段多晶硅市場價格低迷情況下，要實現(xiàn)成本的突破，氯堿裝置配套多晶硅裝置就是一個好的發(fā)展方向。

    4.1由于多晶硅系統(tǒng)生產(chǎn)中需要補充三氯氫硅，以平衡雜質(zhì)物料的損耗量與沉積的硅，由氯氣與氫氣合成氯化氫，并與硅粉反應(yīng)制備三氯氫硅，其合成的三氯氫硅成本遠(yuǎn)低于外購的費用。

    4.2氯堿裝置所產(chǎn)生的氫氣經(jīng)過處理過后，可用于多晶硅企業(yè)冷氫化裝置使用，由于氯堿企業(yè)核算氫氣成本一般按照零價格核算，對比多晶硅企業(yè)采用電解水制氫，其成本優(yōu)勢在規(guī)?；a(chǎn)中體現(xiàn)明顯。

    4.3氯堿裝置產(chǎn)生的氫氣也可以利用為氫氣鍋爐的燃料，以制備多晶硅廠需求的大量蒸汽。

    4.4燒堿也是很多多晶硅企業(yè)作為處理氯硅烷尾氣及殘液的原料，若能實現(xiàn)自產(chǎn)自用，也能實現(xiàn)效益最大化，利用氯堿企業(yè)的廢電石渣作為處理氯硅烷尾氣及殘液原料，也不失為一種好的方法。