电子级多晶硅项目可行性研究报告

目录
第一章概述 ................................................... - 1 -
1.1 项目概况................................................ - 1 -
1.2 评估依据................................................ - 1 -
1.3 城市概述................................................ - 3 -
1.4 企业简介................................................ - 5 -
1.5 项目所在地能源消费概况.................................. - 7 - 第二章项目情况分析 ........................................... - 8 -
2.1 拟建工程................................................ - 8 -
2.2 项目必要性和可行性分析.................................. - 8 -
2.3 项目投资及分析......................................... - 13 - 第三章能耗指标及分析 ........................................ - 14 -
3.1能源消费构成............................................ - 14 -
3.2项目能源消费状况........................................ - 14 -
3.3 能耗指标核算........................................... - 18 - 第四章项目工艺、技术、设备能效指标 .......................... - 21 -
4.1项目主要生产工艺........................................ - 21 -
4.2 主要生产工艺简图....................................... - 25 -
4.3工艺的技术特点.......................................... - 25 -
4.4 设备能效指标核算....................................... - 26 -
4.5 能效指标核算........................................... - 28 - 第五章节能措施分析 .......................................... - 30 -
5.1 节能措施............................................... - 30 -
5.2 废弃物处理和综合利用................................... - 32 -
5.3节能效果分析............................................ - 32 - 第六章节能评估结论 .......................................... - 34 -
6.1评估结论................................................ - 34 -
第一章概述
1.1 项目概况
项目名称：年产200吨电子级多晶硅项目
建设性质：新建项目
项目申报及建设单位：****硅业科技发展有限公司
企业性质：私营有限责任公司
建设单位法定代表：**
建设地点：**省**市**县城北工业园区内
建设内容：年产200吨电子级多晶硅（年产量太阳能级可达300吨）项目及与其配套的公用工程设施。

能源消耗量：电7891.6万kWh/年，水50000吨/年。

1.2 评估依据
（一）相关法律法规和规划
（二）产业政策和准入条件等
（三）管理及设计方面的标准和规范
1.工业企业能源管理导则GB/T 15587-1995
2.聚氨酯泡沫塑料预制保温管CJ/T 3002-1992
3.工业设备及管道绝热工程设计规范GB 50264－1997
4.用能单位能源计量器具配备和管理通则GB 17167-2006
（四）产品能耗定（限）额方面的标准
1.九种高耗电产品电耗最高限额（国经贸资源[2000]1256号）
（五）合理用能方面的标准
1.评价企业合理用电技术导则GB/T 3485-1998
2.评价企业合理用热技术导则GB/T 3486-1993
3.蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求GB/T 12712-1991
4.设备及管道保温绝热技术通则GB/T 4272-2008
5．设备及管道绝热效果的测试与评价GB/T 8174-2008
6. 设备及管道绝热设计导则GB/T 8175-2008
7.节电措施经济效益计算与评价GB/T 13471-1992
（六）工业设备能效方面的标准
1.清水离心泵能效限定值及节能评价值GB 19762-2005
2.中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值GB 18613-2002
3.三相配电变压器能效限定值及节能评价值GB 20052-2006
4.通风机能效限定值及节能评价值GB 19761-2005
5.冷水机组能效限定值及能源效率等级GB 19577-2004
（七）项目可行性研究报告
1、《****硅业科技发展有限公司年产200吨多晶硅项目可行性研究报告》
1.3 城市概述
**省**市**县，又称**州，简称**，位于**省东南部，属新亚欧大陆桥头堡**市，面积1952.4平方公里，人口108万。

东接东港区和五莲县，西连沂水、沂南两县，南与**南县毗连，北与诸城市为邻，北距青岛200公里，东距**港68公里，206国道，225、335、336省道在县城交汇成网，日东高速公路和胶新铁路贯穿境内，胶新铁路在县城北2公里处建有二级站1处。

**县是块古老的土地，有着悠久的历史。

早在中生代第四纪中期，**地就是植物茂盛.晡乳动物蕃生.古人类繁衍的地方。

到新石器时代，**地已形成了以陵阳河大汶口文化遗志为中心的古代文化亚区。

商代为古幕国，春秋时期为**国，汉代为城阳国,**故城为**地区历代政治，经济，文化中心，是**省重点文物保护单位和历史文化名城。

悠久的历史，孕育了灿烂的**文化。

陵阳河遗址出土的陶制大口尊上的“图象文字”证明，早在7000年前，**地区先民就创造了中国最早的古文字雏形。

**地故城堡遗址达十几处之多，古遗址.古墓群已发现1291处；**州地上地下文物丰富，县博物馆馆藏文物达12000余件，其中国家级文物200余件。

**文化经过历代**人的发展和沉淀成为独具特色的史前文化，被公认为是和齐文化鲁文化并称的**三大文化。

**县地处暖湿带，四季分明，寒暑适中，物产丰饶。

盛产小麦、水稻、玉米、豆类、薯类，以及花生、桑蚕、茶叶、西瓜等，苹果、银杏、板栗、桃、柿、杏等干鲜果亦十分丰富，是全国粮食、油料、果品、蔬菜、生猪、肉食兔等重要生产基地。

**县矿产资源丰富，现已初步探明的矿产达38种，铁、铜等金属和石灰石、大理石、页岩粘土等非金属资源尤为丰富。

**县有沭河等大小河流26条，有青峰岭等大中小型水库226座，水资源充足。

**县南靠兖石铁路，北近胶济铁路，中有胶新铁路，东临**港。

206国道和016国道交汇**城，交通十分便利。

改革开放以来，**县经济和社会各项事业得到长足发展，财政收入持续增长，连续10年
保持财政收支平衡。

基础设施建设有了根本性的改善。

全县村村通公路，县道路全部实现了硬化；电信全部实现了交换程控化和传输数字化，国际互联网业已经开通；电力、供水设施日臻完善配套，供电网络科学合理，可靠性强，现有220kv变电站一座，110kv变电站6座，35KV变电站17座，年供电量达3.866亿千瓦时，足以保证全县工农业生产和人民生活需要；县城供水系统已成网络，已建成现代化水厂五座，日供水可达10万吨，境内大小河流和大中小型水库年总储水量7.1亿立方米，年平均利用量6.46亿立方米，工业生产和居民生活用水有充分保障。

卫生机构齐全，医疗设施先进，县属两处医院均达到二级甲等医院标准。

城区整洁优美，三季有花，四季长青，城市绿化率达32.1%，被评为省级卫生城。

广播电视蓬勃发展，已并入全省有线电视传输网络，乡镇普遍建起了电视差转台。

第三产业发达，已形成较现代化的服务网络，有大型商场，娱乐中心10余处，有设施完备的涉外宾馆酒楼15处，可为中外朋友提供优质服务。

1.4 企业简介
****硅业科技发展有限公司是依托****铁塔制造有限公司承建
新注册的独立法人公司。

****铁塔制造有限公司是**市建兴铁塔有限公司的控股公司。

**市建兴铁塔有限公司于1998年初由镇办集体企业——始建于1973年的城阳镇农修厂改制而成的民营企业。

公司位于**省**市**县工业开发区，与胶新铁路相伴、206国道为邻，交通便利，地理位臵优越，现为国家中一型企业，国际质量体系认证企业，公司注册资本5000万元，公司经营范围为：铁塔制造与安装、建筑机械、
土建施工等。

公司现占地80亩，建筑面积38298 平方米，员工400人，其中各类工程技术人员108名。

企业总资产1.3亿元，2007年全年总产值达到3.2亿元，主要产品有10～50OKV输电线路铁塔、广播通信塔、系列塔式起重机、施工升降机，产品广泛用于电力、通信、建筑等行业，是**省生产电力塔、建筑机械、热浸镀锌的骨干企业，也是国家电力部、国家广电总局、信息产业部、中国联通、中国移动铁塔定点生产厂家，2006年经国家电网集团综合评估，被成功列入输电铁塔一级合格供应商名单。

公司技术力量雄厚，人才储备充足。

拥有机械制造和钢结构工程专业高级工程师12人，中级技术职称人员96名，中专以上学历的人员占员工的40％。

公司多年来始终坚持，“科学技术是第一生产力”的发展战略，坚持狠抓技术进步，着力在科技创新上下功夫，具有较强的研制开发能力。

近年来，通过同研究院、大专院校合作，不断研制开发新产品，改进镀锌工艺，培植公司新的经济增长点。

近三年来，先后开发SC—200施工升降机、QTZ63C塔式起重机、50OKV输电线路角钢铁塔等；新产品，研制成功环保节能型热浸锌生产线，连续几年以过硬的质量优势迅速占领市场，取得了良好的经济效益，公司规模膨胀，夯实了企业的发展基础。

公司设施、设备齐全，检测手段完善。

拥有3600平方米四个高标准车间和鲁南地区最大的热浸镀锌生产线。

有车、冲、钻、刨、剪、切、自动切割、锻压、焊接、起重等生产设备和工艺装备110余台套，其中有目前国内最先进的数控角钢、钢板生产线12条，数控火焰切割
线一条。

综合生产加工铁塔能力达到4万吨，公司拥有钢材、螺栓理化试验、无损探伤等检验、测量、试验设备100余台套，能有效对原材料、产品和生产过程质量进行控制。

公司秉承“以人为本、诚信经营”的管理理念，以市场为导向，以客户为关注焦点，不断提炼核心企业精神―“建兴精神”。

公司先后赢得了工商及金融机构授予的“全省诚信守法企业”、“AAA级信用企业”等荣誉称号和铁塔类“全国用户产品质量满意、售后服务满意示范单位”、农业部“全国乡镇企业创名牌重点企业”。

总经理**治厂从严务实，其本人被选为“**市第十五届人大常委”先后获得“全国镇企业家”、“中国优秀企业家”、“**市劳动模范”等荣誉称号。

1.5 项目所在地能源消费概况
企业所在地为**市。

２００５年**市的万元ＧＤＰ能耗1.37吨标准煤。

为完成“十一五”期间年均降耗指标，到2010年，万元生产总值能耗将下降到1.05吨标准煤，降低23%。

第二章项目情况分析
2.1 拟建工程
****硅业科技发展有限公司年产200吨电子级多晶硅（年产太阳能级可达300吨）项目主要内容包括：主工艺车间（还原车间、提纯车间、干法回收车间）、生产辅助车间、制氢站、制氮站、循环水站、热能转换站、综合仓库、维修及车库、变电站、三废处理车间、综合办公楼等工程。

产品为直径150mm，长度2200mm多晶硅棒。

2.2 项目必要性和可行性分析
2.2.1 项目建设的必要性
多晶硅是单质硅的一种形态。

多晶硅在电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、手机、电子计算机等的基础材料。

晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90％以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。

多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。

多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。

按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。

其中，用于电子级多晶硅占55％左右，太阳能级多晶硅占45％，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计太阳能级多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。

1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增长了17倍。

专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。

据悉，美国能源部计划到2010年累计安装容量4600MW，日本计划2010年达到5000MW，欧盟计划达到6900MW，预计2010年世界累计安装量至少18000MW。

从上述的推测分析，至2010年太阳能电池用多晶硅至少在30000吨以上。

据国外资料分析报道，世界多晶硅的产量2005年为28750吨，其中半导体级为20250吨，太阳能级为8500吨，半导体级需求量约为19000吨，略有过剩；太阳能级的需求量为15000吨，供不应求，从2006年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求的均有缺口，其中太阳能级产能缺口更大。

据日本稀有金属杂志2005年11月24日报道，世界半导体与太阳能多晶硅需求紧张，主要是由于以欧洲为中心的太阳能市场迅速扩大，预计2006年，2007年多晶硅供应不平衡的局面将为愈演愈烈，多晶硅价格方面半导体级与太阳能级原有的差别将逐步减小甚至消除，2005年世界太阳能电池产量约1GW，如果以1MW用多晶硅12吨计算，共需多晶硅是1.2万吨，2005－2010年世界太阳能电池平均年增长率在25％，到2010年全世界半导体用于太阳能电池用多晶硅的年总的需求量将超过6.3万吨。

世界多晶硅主要生产企业有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德国的Wacker公司等，其年产能绝大部分在1000吨以上，其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三个公司生产规模最大，年生产能力均在3000－5000吨。

中国能源研究会提出，加速开发无污染、可再生的太阳能资源，力争到2025年建成500万kW的太阳能发电容量，使太阳能成为我国最主要的可再生能源，并预计不到10年，太阳能发电成本就会接近并低于煤电成本。

能够大规模地实现光电转换的材料96％以上仍然是硅材料。

正由于硅材料对信息产业和新能源产业的特殊地位，各发达国家才将硅材料作为特殊的战略材料，严格控制技术转让，并垄断全球硅材料市场。

我国多晶硅原料95％以上依赖进口，我国的硅单晶材料快速发展，但关键的多晶硅原材料的自给能力却很低，2004年国内只生产了不到80吨的多晶硅，但却消耗了近2280吨的多晶硅，96％以上由国外高价进口，致使我国半导体硅单晶材料工业陷入了受制于外国的尴尬、被动局面。

进口多晶硅原料价格飞涨，严重影响硅材料企业生存，由于国际半导体工业的迅猛发展，以及两次海湾战争造成的国际石油价格暴涨的能源危机，日、美、欧各国纷纷立法促进硅太阳能电池的生产和应用，造成了对半导体级高纯多晶硅的巨大需求，也客观上促使国际多晶硅短缺、紧俏及价格暴涨。

与两年前相比，区熔和直拉单晶硅用的多晶硅价格上涨了近一倍，太阳能用多晶硅价格涨了3倍多。

虽然我国硅料工业起步较早(20世纪50年代)，但由于生产规模小、工艺技术落后、环境污染严重、消耗大、成本高，绝大部分企业因亏损而相继停产或转产。

到2004年我国只剩下峨眉半导体材料厂和洛阳单晶硅有限公司两家生产企业，其生产能力仅为100吨/年，且能满足太阳能电池生产需要的硅料实际产量只有80吨。

专家预计，2010年我国用于太阳能电池生产的硅料需求量将达到4365吨，2015年为1.62万吨。

若不以自主知识产权改变国内多晶硅的生产现状，我国硅料工业受制于国际市场的状况将无法改变，这将危及我国光伏产业的进一步发展。

开发利用绿色洁净能源——太阳能已经成为当今世界能源的主流，太阳能是地球上取之不尽，用之不竭的绿色洁净能源，是大自然赐于我们人类的无穷无尽的宝贵财富。

地球上的所有能量，都来自于太阳源源不断的能量供应，有关统计数据表明，太阳向地球每秒钟所送达的能量相当于500万吨煤。

人们最早利太阳能，是将它转换成热能加以利用，后来光电效应的发现，使太阳能转化为电能，以致使太阳能的利用领域得到了扩展。

早在50年代，第一个实用性硅太阳能电池在美国贝尔实验室诞生。

不久被
用于人造卫星发电系统上。

迄今为止，太空中成千的飞行器，都装备了太阳能发电系统。

尽管如此，太阳能电池在地面上的应用，却一直没得到广泛重视，在70年代，世界出现了第一次“石油危机”之时，地面大规模应用太阳能发电，才被列上许多国家的议事日程。

当初，太阳能发电主要使用的是单晶硅太阳能电池。

进入80年代中期，环境继能源之后，又成为国际社会普遍关注的焦点之一，人类又把目光集中到解决这两个问题的交叉点——太阳能光伏发电上，从而大大加速了开发利用太阳能的工业步伐。

近十几年来，随着人类对单晶硅材料光伏效应（使光能转化为电能）的发现，人们又将逐步将硅材料用于太阳能发电，为硅材料的应用扩大了范围，成为硅材料的又一重点应用领域。

用硅材料（单晶硅、多晶硅）制造太阳能电池发电，是发展现代能源工业的重要领域之一，且不产生任何污染，呈现出日益诱人的发展前景。

综上所述，该项目的建设是必要的。

2.2.2 项目建设的可行性
（1）符合国家产业政策
《中华人民共和国可再生能源法》第十七条规定，“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。

”，该项目的建设为太阳能光伏电池的制造提供了产品原料。

根据国家发改委《产业结构调整指导目录(2005年本)》鼓励类“二十四信息产业第38条： 6英寸及以上单晶硅、多晶硅及晶片制造”，该项目产品为直径150mm多晶硅棒，符合产业结构发展要求。

因此发展多晶硅产业是符合国家产业政策要求。

（2）技术上可行
从国际多晶硅主要技术特征来看，多种生产工艺路线并存，产业化技
术封锁、垄断局面不会改变。

由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。

其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能、约占世界总产能的80％。

改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。

改良西门子工艺是在传统西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。

目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。

本项目采用改良西门子工艺生产多晶硅，从技术上是可行的。

（3）当地基础条件满足项目建设要求
本项目选址在**市**县城北工业园区****铁塔制造有限公司厂区内，东临新亚欧大陆桥堡**港，西靠国家级旅游风景区浮来山，胶新铁路相伴，206国道为临，交通便利，土地平整，视野开阔，紧靠110KV变电站，电源接入方便。

交通方便，原辅材料、水、电供应条件好，环境适宜，有利于多晶硅生产。

本项目生产所需原料为三氯氢硅，市场供应充足。

综上所述，****硅业科技发展有限公司年产200吨多晶硅项目，可发挥原料、技术、公用工程、场地等方面的诸多优势，能为企业增加新的产品，增加企业的抗风险能力，提高企业的经济效益。

2.3 项目投资及分析
如表2-1所示，本项目总投资21087万元，其中建设投资19142万元，流动资金为1945万元；年均净利润22361万元，所得税后项目投资财务内部收益率为117.98%，税后投资回收期为1.88年（含建设期）。

表2-1 主要财务评价数据指标汇总表
本项目各项经济指标均好于行业基准值，有很好的经济效益，而且有很大的利润增值空间，投资回报好，因此在经济上是可行的，且符合国家项目资本金有关政策。

第三章能耗指标及分析
3.1能源消费构成
该项目能源消费结构为电力和水。

电力：该公司所用的电力全部为外购，主要用于生产系统及所属配套办公、生活设施使用。

电耗年综合用电7891.6万kWh，由当地供电公司电网供给。

水：该公司的生产用水全部来源于该公司的自备水井，经深井泵输送到各车间，办公、生活用水由自来水公司供给。

本项目年综合用水量50000吨，其中生产用水42800吨。

生产用水主要来源于厂区内的自备水井。

3.2项目能源消费状况
3.2.1 供配电
项目设备新增电气容量为17250kW，考虑该项目生产的连续性和易燃易爆特点，需新建2回110kV架空供电线路，在厂区新建110kV/10kV变电站一座，10kv/0.38kV变电所三座。

由于系统采用还原炉导热油热量回收技术，回收余热能满足生产用热需要并有富余，因此本项目仅需考虑非正常生产工况下的用热需要，需设一台开工用导热油加热器，拟用电力加热作为装臵开工用。

3.2.2 供水
新增项目由于采用干法还原尾气回收和还原炉导热油冷却余热利用技术，使水的消耗量大大降低，项目建设所在地地下水资源丰富，拟新建取水量1000m3/h水井两口，足以满足生产和消防等用水需要。

由于还原尾气回收后尾气中的氯硅烷遇水即水解为二氧化硅和氯化氢，成为酸性水溶液，需要用石灰水中和，中和处理后成为无害废水，实
现达标排放。

雨水和生活污水可经收集过滤后进入石灰水中和池，作为自然蒸发补充用水。

3.2.4生产工艺、设备
（1）生产工艺的选择
本项目采用目前国内外普遍采用的改良西门子土艺，也就是三氯氢硅与纯氢的还原条件下，在1050℃硅芯发热体表面沉积、生长多晶硅。

该工艺成熟、生产稳定、安全、可靠，且产品质量稳定的多晶硅生产工艺。

“改良西门子法”还原尾气回收过程中物料不接触水，相对于“传统西门子法”的“湿法回收”而言，称之为“干法回收”。

干法回收主要是利用还原尾气中氢气、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅等各组分物理化学性质的差异，通过溶解吸收，吸收—脱吸，吸附—脱附等化工操作实现各组分的分离，并重新利用。

采用干法回收工艺，还原尾气中的各组分几乎可以100％分离回收，由于整个系统是闭路循环，不引入新的污染源，故回收各组分品质稳定，可直接返回系统重新利用，从而提高了收率，减少了消耗。

采用改良西门子法，其特点为闭路循环系统，采用节能型大还原炉、干法回收等技术，产品质量高，原辅材料及电力消耗大为降低，每生产1公斤多晶硅的单耗与国内目前水平相比，各项单耗都大幅度降低。

（2）主要用能设备
本项目主要装臵有：主装臵和辅助装臵二部分。

主装臵包括三氯氢硅提纯系统、干法回收系统、多晶硅还原系统。

辅助装臵包括制氢站、制氮站、制冷站、循环水站、纯水站、热能转化系统。

本项目核心设备为还原炉，选用12对棒还原炉。

其他设备包括塔类：提纯塔为筛板塔，吸收塔、脱吸塔为填料塔。

热（冷）换热设备：换热器多为列管式换热器U形换热器。

储罐容器类：主要为盛装氯硅烷的容器和气体缓冲罐。

主要工艺设备见表3.1。

干法回收设备见表3.2。

提纯设备见表3.3。

还原设备见表3.4。

表3.1 主要工艺设备一览表
表3.2 干法回收设备明细表
表3.2 提纯设备明细表
表3.4 还原设备明细表
变压器选型是110kV.S10-16000kVA,10kV.S11-1250kVA。

还原炉配电容量为2270kVA。

制冷机组选型为jjzvLGF234Dz全自动经济器氟螺杆式压缩机组。

制氢机组选型为QCNB-100/1.5型氢气纯化装臵。

制氮机组选型为BGpN29-132+NCHa-120变压吸附制氮机组。

3.3 能耗指标核算
3.3.1电耗核算
根据生产工艺及设备选型，各耗能工质消耗见表3-5。

表3-5 各耗能工质消耗表
表3-6 各工序电耗核算表
根据工艺要求，还原炉结晶周期为12天，每周期电耗计算及年耗电计算见表3-7。

表3-7 每周期及年耗电耗核算表
3.3.2多晶硅产量核算
本项目产品为直径150mm，长为2200mm的太阳能级多晶硅棒，还原炉为12对棒加热电极，单炉产量为0.932m3多晶硅棒，根据多晶硅密度为2.33t/m3，单炉产量为2.17t。

每炉按年生产20炉核算，8台还原炉年产太阳能级多晶硅棒347.66吨。

3.3.3 综合能耗核算
能耗综合核算见表3-8 。

表3-8 能耗综合表
通过以上核算该项目实施后年耗电7891.6万kWh；多晶硅综合耗电为227.0 kWh/kg，折标准煤量为15357.9吨，多晶硅综合能耗为75.8kgce/kg。